DE69200647T2

DE69200647T2 - Elektrodenlose Niederdrucknatriumdampfentladungslampe.

Info

Publication number: DE69200647T2
Application number: DE69200647T
Authority: DE
Inventors: Robert Jacob Pet; Adrianus J A Vermeulen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-05-30
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2012-05-22
Also published as: EP0516223A3; JPH05151943A; EP0516223A2; DE69200647D1; US5336971A; EP0516223B1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrodenlose Niederdrucknatriumdampfentladungslampe mit
- einem vakuumdicht geschlossenen Entladungsgefäß, das eine Innenfläche enthält, in dem sich eine Füllung mit Natriumdampf und Edelgas befindet und das einen Umhüllungsteil und einen eingelassenen Teil enthält, wobei diese Teile an einem ersten Ende des Entladungsgefäßes miteinander verbunden sind,
- einem Körper aus weichmagnetischem Material, den eine elektrische Spule umgibt und der zusammen mit der Spule im eingelassenen Teil des Entladungsgefäßes angebracht ist,
- einem evakuierten Außenkolben, in dem sich das Entladungsgefäß befindet.
Eine derartige Lampe ist aus EP 0 298 538 A1 bekannt. Eine solche Lampe ist u.a. vorteilhaft, da das Entladungsgefäß im Vergleich zum Entladungsgefäß einer herkömmlichen Niederdrucknatriumdampfentladungslampe geringe Abmessungen für eine vorgegebene Leistung hat, die ein in U-Form gebogenes Rohr mit einer Abdichtung an beiden Enden um eine elektrische Durchführung nach einer Elektrode ist. Das von einer elektrodenlosen Lampe erzeugte Licht kann daher mit Hilfe einer Leuchte besser zu einem Bündel konzentriert werden.
Es wurde gefunden, daß Konstruktionsgläser, d.h. Glasarten mit guten mechanischen Eigenschaften und mit einfacher Verarbeitbarkeit auf industriellem Niveau, beispielsweise Kalkglas, Natriumdampf nicht aushalten. Zum Verwirklichen einer ausreichend langen Lebensdauer wird das Entladungsgefäß der herkömmlichen Lampe dementsprechend aus einer Konstruktionsglasart hergestellt, die auf ihrer Innenfläche eine Schicht aus natriumwiderstandsfahigem Boratglas enthält. In der Praxis ist es nicht möglich, das Rohr ganz aus Boratglas herzustellen, da dieses Glas stark hygroskopisch ist.
Ein derartiges herkömmliches geschichtetes Rohr wird mit einem Ziehverfahren hergestellt, bei dem erweichtes Boratglas und erweichtes Konstruktionsglas einen ersten bzw. einen zweiten kreisförmigen Schlitz durchfließen, wobei der erste Schlitz sich konzentrisch im zweiten Schlitz befindet. Während dieses Vorgangs durchfließt ein feuchtigkeitsfreies Gas eine in bezug auf die Schlitze zentral liegende Öffnung, das die Boratglas-Innenschicht an die Außenschicht aus Konstruktionsglas drückt. Da das Gas feuchtigkeitsfrei ist und das Boratglas von einer Hülse aus Konstruktionsglas umgeben wird, ist eine Reaktion des Boratglases mit Wasser vermieden. Bei der Lagerung und beim Transport kann eine Reaktion zwischen dem Boratglas und Wasser dadurch vermieden werden, daß die Rohre mit einem feuchtigkeitsfreien Gas gefüllt und an den Enden abgestoppt werden.
Der Umhüllungsteil des Entladungsgefäßes einer elektrodenlosen Niederdrucknatriumdampfentladungslampe kann aus einem herkömmlichen geschichteten Rohr hergestellt werden.
Im Gegensatz zum Umhüllungsteil stellt der eingelassene Teil mit seiner Außenfläche KontakL mit dem Natriumdampf her. Um auch den eingelassenen Teil gegen Natriumdampf zu schützen, ist es daher erforderlich, daß auch die Außenfläche eine Schutzschicht hat.
Ein Ziehverfahren, mit dem Glasrohr mit einer Boratglasschicht auf der Außenfläche hergestellt wird, hat den Nachteil, daß eine Reaktion des Boratglases mit Wasser nur verhindert werden kann, wenn die ganze Umgebung, in der das Ziehverfahren erfolgt, feuchtigkeitsfrei ist. Reaktion mit der Boratglasschicht mit Wasser muß auch bei der Lagerung und beim Transport derartiger Rohre vermieden werden.
Zur Bildung des eingelassenen Teils aus einem derartigen geschichteten Rohr ist erforderlich, um ein Ende des Rohrs durch Abdichten zu schließen. Wenn das Rohr zu diesem Zweck von der Außenseite her erwärmt wird, entsteht die Gefahr, daß das Boratglas sich zu Tropfen an Stellen auf der Außenfläche mit einer verhältnismäßig hohen Temperatur zusammenzieht, so daß Anteile des Rohres keine Schutzschicht mehr haben. Es ist wahr, daß das Temperaturprofil in der Boratschicht beim Erwärmen des Rohres von der Innenseite aus gleichmässiger sein kann, aber dies stellt hohe Anforderungen an die Geometrie der Wärmequelle. Außerdem entsteht dabei die Gefahr, daß nicht nur das Ende, sondern auch andere Anteile des Rohres erweichen, so daß die Wärmequelle im Rohr festläuft, oder daß der Körper aus weichmagnetischem Material und die Spule nicht länger in dieses Rohr hineinpassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrodenlose Niederdrucknatriumdampfentladungslampe eingangs erwähnter Art mit einem Entladungsgefäß zu schaffen, das u.a. leichter herstellbar ist und nichtsdestoweniger einen Aufbau hat, der Beschädigungen des Entladungsgefäßes gegenwirkt. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrodenlose Niederdrucknatriumdampfentladungslampe der eingangs erwähnten Art mit einem Entladungsgefäß zu schaffen, das sich einfach herstellen läßt und einen Aufbau hat, der Angriffen auf das Entladungsgefäß durch Natriumdampf gegenwirkt.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch ge1öst, daß die Innenfläche des Entladungsgefäßes eine Boratschicht hat, von der wenigstens die den eingelassenen Teil bedeckende Boratglasschicht aus gesintertem Boratglas besteht.
Zum Erhalten des eingelassenen Teils des Entladungsgefäßes der erfindungsgemäßen Lampe kann beispielsweise ein Körper aus einem Kalkglasrohr hergestellt und auf der Außenfläche mit einer Schicht aus Boratglaspulver angebracht werden, die anschließend gesintert wird.
Da das Boratglas nicht notwendigerweise auf dem eingelassenen Teil angebracht werden muß, nachdem alle Formgebungsoperationen beendet sind, werden diese Formgebungsoperationen nicht durch das Boratglas gehindert. Daher kann das Konstruktionsglas von außen her erwärmt werden. Beschädigungen der Boratglasschicht werden auf diese Weise ebenfalls verhindert. Nach dem Anbringen einer Schicht aus gesintertem Boratglas braucht der eingelassene Teil nur mit dem umhüllenden Teil verbunden zu werden.
Der Umhüllungsteil des Entladungsgefäßes kann aus einem Konstruktionsglasrohr wie der eingelassene Teil hergestellt und mit einer Schicht aus gesintertem Boratglas versehen werden, nachdem das Rohr eine im wesentlichen endgültige Form angenommen hat, aber auf andere Weise kann er auch aus einem herkömmlichen geschichteten Rohr hergestellt werden.
Das Konstruktionsglas kann mit Boratglaspartikeln beispielsweise elektrostatisch beschichtet werden, aber auch auf andere Weise können die Partikeln beispielsweise in einem Lösemittel aufgelöst werden, wie zum Beispiel Ätylazetat, Butylazetat oder Äthanol, dem ein Bindemittel, wie z.B. Nitrozellulose, beigegeben werden kann. Eine Lösung nach dieser Beschreibung kann auf dem Konstruktionsglas beispielsweise durch Eintauchen oder Aufspritzen angebracht werden, wonach sie getrocknet und gesintert wird, und zwar in dieser Reihenfolge.
Das Sintern bewirkt das Zusammenwachsen der Partikeln. Da die Temperatur dabei niedriger ist als in einem Verfahren, mit dem das Boratglas geschmolzen wird, können Verformungen im Konstruktionsglas vermieden werden. Zwischen den Boratglaspartikeln auf dem Konstruktionsglas sind Hohlräume vorhanden. Hohlräume bleiben in der Boratschicht erhalten, auch nach dem Sintern. Die Schicht aus gesintertem Boratglas in der erfindungsgemäßen Lampe sieht also getrübt aus. Jedoch braucht der eingelassene Teil kein Licht durchzulassen.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel enthält das Boratglas 0 bis 8 Gew.% an SiO&sub2;, 13 bis 26% an B&sub2;O&sub3;, eine Gesamtmenge von SiO&sub2; und B&sub2;O&sub3; zwischen 15 und 30%, 0 bis 20% an Al&sub2;O&sub3;, und eine Gesamtmenge an SiO&sub2; und Al&sub2;O&sub3; zwischen 5 und 25%, eine Gesamtmenge an Erdalkalimetalloxiden zwischen 55 und 85%, von denen 40 bis 65% an BaO, und schließlich 0 bis 3% an Alkalimetalloxiden. Es wurde gefunden, daß eine Schicht aus Boratglas, deren Zusammensetzung innerhalb der obigen Grenzen liegt, eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Natriumdampf hat und das Konstruktionsglas wirksam schützt.
Der eingelassene Teil kann ganz rohrförmig beispielsweise, mit Ausnahme eines abgeschlossenen Endes im Abstand vom ersten Ende, und mit einem sphärischen Umhüllungsteil verbunden sein. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel enthält der eingelassene Teil einen Anteil, der sich in einer Konusform nach dem ersten Ende des Enfladungsgefäßes aufweitet, während der Umhüllungsteil mit einem sich veijüngenden Anteil versehen ist, der in einen im wesentlichen zylindrischen halsförmigen Anteil mündet, der mit dem konischen Anteil des eingelassenen Teils verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind mechanische Spannungen im Entladungsgefäß nach seiner Evakuierung niedrig genug, so daß Ausfall durch Bruch des Entladungsgefäßes vermieden wird. Der Umhüllungsteil kann beispielsweise einen halbkugligen Endanteil im Abstand vom ersten Ende haben und direkt an den konischen Anteil grenzen, so daß der Umhüllungsteil birnenförmig ist, oder der halbkuglige Endteil kann auf andere Weise mit dem konischen Anteil über einen zylindrischen Anteil verbunden sein.
Diese und weitere Eigenschaften der elektrodenlosen Niederdrucknatriumdampfentladungslampe nach der Erfindung werden mit weiteren Einzelheiten anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figur stellt ein Ausfiihrungsbeispiel in Seitenansicht dar, das teilweise ausgebrochen ist.
In der Figur enthält die elektrodenlose Niederdrucknatriumdampfentladungslampe ein Entladungsgefäß 1, das vakuumdicht geschlossen ist und eine Innenfläche 2 und eine Füllung aus Natriumdampf und Edelgas enthält, beispielsweise Argon mit einem Druck von 20 bis 500 Pa auf Raumtemperatur, beispielsweise etwa 50 Pa. Das Entladungsgefäß 1 enthält einen Umhüllungsteil 10 und einen eingelassenen Teil 20, die an einen ersten Ende 3 des Entladungsgefäßes 1 miteinander verbunden sind.
Die Lampe enthält weiter einen Körper 30 aus weichmagnetischem Material, beispielsweise aus Ferrit, wie z.B. 4C6-Ferrit, den eine elektrische Spule 31 umgibt. Der Körper 30 und die Spule 31 werden im eingelassenen Teil 20 des Entladungsgefäßes 1 angebracht.
Außerdem enthält die Lampe einen evakuierten Außenkolben 40, in dem sich das Entladungsgefäß 1 befindet.
Der Körper 30 und die Spule 31 im Ausführungsbeispiel werden von einem Träger 32 unterstützt, beispielsweise aus Kunststoff, und von einer Ausnehmung 41 des Außenkolbens 40 umgeben, die in den eingelassenen Teil 20 hineinragt. Eine transparente ringförmige Scheibe 43 und eine Trägerplatte 44, die mit einer Hülse 45 um die Ausnehmung 41 zusammenarbeitet, halten das Entladungsgefäß 1 in seiner Stellung fest. Ein Verdampfungsgetter, beispielsweise ein Bariumgetter wird mit Hilfe einer Halterung 42 in den Außenkolben 40 eingeführt.
Stromzuführungsleiter 33a, 33b erstrecken sich von der Spule 31 nach einer Speiseeinheit 50, die in einem Gehäuse 51 angebracht ist, das mit dem Außenkolben 40 verbunden ist. Das Gehäuse 51 enthält einen Lampensockel 52 mit den Kontakten 53a, 53b, die mit der Speiseeinheit über Stronileiter 54a, 54b (gestrichelt dargestellt) verbunden sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Entladungsgefäß 1 aus Kalkglas. Die Innenfläche 2 des Entladungsgefäßes 1 enthält eine Schicht 4 aus Boratglas (gestrichelt dargestellt), wobei das den eingelassenen Teil 20 bedeckende Boratglas gesintert ist. Die Tabelle 1 gibt die Zusammensetzung des Kalkglases (K1) und des Boratglases (B1) in Gewichtsprozent. Die Zusammensetzung des Boratglases liegt in den Grenzen nach obiger Beschreibung. Zwei weitere Beispiele von Boratgläsern sind mit B2 und B3 in der Tabelle angegeben. Ein anderes Beispiel eines Konstruktionsglases ist mit K2 in der Tabelle bezeichnet. TABELLE 1
Zum Erzeugen des anteils der Innenfläche 2 der Lampe, der durch den eingelassenen Teil 20 mit einer Schicht 4 aus Boratglas gebildet wird, wurde eine Lösung mit folgender Zusammensetzung vorbereitet:
100 g Boratglaspulver B1,
40 ml Butylazetat,
40 ml Nitrozellulose.
Das Boratglaspulver hatte eine Partikelgrößenverteilung mit einem Median bei 2,9 um. Eine Schicht dieser Lösung wurde durch Eintauchen auf dem eingelassenen Teil angebracht. Anschließend wurde die Schicht getrocknet und danach in einem Ofen auf einer Temperatur von 610ºC in drei Minuten gesintert.
Der Umhüllungsteil des Entladungskolbens wurde aus einem herkömmlichen geschichteten Rohr hergestellt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der eingelassene Teil 20 einen konischen Anteil 21, der an das erste Ende 3 des Entladungsgefäßes 1 angrenzt, und dieser Anteil weitet sich in einer Richtung nach dem ersten Ende 3 auf. Der Umhüllungsteil 10 ist mit einem Anteil 11 versehen, der sich in einer Richtung nach dem ersten Ende 3 hin verjüngt und in einen im wesentlichen zylindrischen halsförmigen Anteil 12 mündet, der mit dem konischen Anteil 21 des eingelassenen Teils 20 verbunden ist.
Die dargestellte Lampe hatte eine Lichtausbeute von 167/4 Lumen/W bei einer Leistungsbelastung von 47/1 W. Es wurde festgestellt, daß die Lampe einen guten Schutz gegen Angriffe durch Natriumdampf bot.

Claims

1. Elektrodenlose Niederdrucknatriumdampfentladungslampe mit

- einem vakuumdicht geschlossenen Entladungsgefäß (1), das eine Innenfläche (2) enthält, in dem sich eine Füllung mit Natriumdampf und Edelgas befindet und das einen Umhüllungsteil (10) und einen eingelassenen Teil (20) enthält, wobei diese Teile an einem ersten Ende (3) des Entladungsgefäßes (1) miteinander verbunden sind,

- einem Körper (30) aus weichmagnetischem Material, den eine elektrische Spule (31) umgibt und der zusammen mit der Spule (31) im eingelassenen Teil (20) des Entladungsgefäßes (1) angebracht ist,

- einem evakuierten Außenkolben (40), in dem sich das Entladungsgefäß (1) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (2) des Entladungsgefäßes (1) eine Boratschicht (4) hat, von der wenigstens die den eingelassenen Teil (20) bedeckende Boratglasschicht aus gesintertem Boratglas besteht.

2. Elektrodenlose Niederdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Boratglas 0 bis 8 Gew.% an SiO&sub2;, 13 bis 26% an B&sub2;O&sub3;, eine Gesamtmenge von SiO&sub2; und B&sub2;O&sub3; zwischen 15 und 30%, 0 bis 20% an Al&sub2;O&sub3;, und eine Gesamtmenge an SiO&sub2; und Al&sub2;O&sub3; zwischen 5 und 25%, eine Gesamtmenge an Erdalkalimetalloxiden zwischen 55 und 85%, von denen 40 bis 65% an BaO, und schließlich 0 bis 3% an Alklimetalloxiden enthält.

3. Elektrodenlose Niederdrucknatriumdampfentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eingelassene Teil (20) einen Anteil (21) enthält, der sich nach dem ersten Ende (3) des Entladungsgefäßes (1) in eine Konusform aufweitet, während der Umhüllungsteil (10) mit einem sich vejüngenden Anteil (11) versehen ist, der in einen im wesentlichen zylindrischen halsförmigen Anteil (12) mündet, der mit dem konischen Anteil (21) des eingelassenen Teils (20) verbunden ist.