EP0306085A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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EP0306085A1
EP0306085A1 EP88201815A EP88201815A EP0306085A1 EP 0306085 A1 EP0306085 A1 EP 0306085A1 EP 88201815 A EP88201815 A EP 88201815A EP 88201815 A EP88201815 A EP 88201815A EP 0306085 A1 EP0306085 A1 EP 0306085A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lamp
heat
outer bulb
airgel
discharge vessel
Prior art date
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Ceased
Application number
EP88201815A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dannert Horst
Hans-Peter Dr. Stormberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
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Filing date
Publication date
Application filed by Philips Patentverwaltung GmbH, Philips Gloeilampenfabrieken NV, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Philips Patentverwaltung GmbH
Publication of EP0306085A1 publication Critical patent/EP0306085A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/045—Thermic screens or reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/35—Vessels; Containers provided with coatings on the walls thereof; Selection of materials for the coatings

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp with a discharge vessel containing an ionizable gas filling and made of translucent material, which is surrounded at a distance by a translucent outer bulb, to which a lamp base is connected, with a heat-insulating, porous, translucent element in the space between the discharge vessel and the outer bulb located.
  • a lamp is known from GB-PS 481 320.
  • the lamp base can either consist only of the actual lamp base or of the base and an additional hollow body attached between the latter and the outer bulb.
  • a high-pressure discharge lamp in which to protect the lamp base from heat conduction from the actual lamp bulb, a cylindrical hollow piece made of glass is arranged between it and the base, due to its small wall thickness and great length, the heat transport to the base prevent.
  • Such intermediate pieces make the lamp very long and mechanically unstable.
  • DE-OS 34 16 714 describes a high-pressure discharge lamp in which the intermediate piece made of bellows is folded out in a bellows-like manner, but this requires a complicated glass processing method.
  • the lamp base is not only heated by heat conduction from the outer bulb, but also by heat radiation which is emitted by the discharge vessel and absorbed by parts of the lamp base or the outer bulb in thermal contact with it.
  • the infrared radiation emanating from the discharge vessel is also absorbed by the outer bulb and heats it up.
  • the lamp base is then also heated via heat conduction.
  • the amount of heat absorbed is also emitted via radiation, it is expedient to supply as much of the infrared radiation as possible to the head of the outer bulb.
  • a gas discharge lamp in which there is an insulating, translucent material in the space between the discharge vessel and the outer bulb, which can be, for example, a porous covering made of glass wool.
  • an insulating, translucent material in the space between the discharge vessel and the outer bulb, which can be, for example, a porous covering made of glass wool.
  • Such a material causes a strong scattering of the light emanating from the discharge vessel, which makes it difficult to focus it. Therefore, such a material may only have a relatively loose packing, but this limits the thermal insulation.
  • the invention has for its object to provide a high-pressure gas discharge lamp in which not only the radiant heating of the lamp base is largely switched off with simple means, but also in which as large a part as possible of the infrared radiation emitted by the discharge vessel is absorbed at the head of the outer bulb without that visible light is absorbed or reflected.
  • thermoelectric lamp of the type mentioned at the outset according to the invention in that the heat-insulating element is arranged only between the end of the outer bulb on the lamp foot side and the discharge vessel and consists of a microporous airgel.
  • the microporous airgel must not envelop the discharge vessel, since otherwise its properties are influenced.
  • the microprous airgel arranged between the discharge vessel and the end of the outer bulb on the lamp base side ensures that the lamp base cannot be heated to a greater extent during operation of the lamp.
  • the microstructure of the microporous airgel ensures extensive reflection of the infrared radiation, so that the depth of penetration of this radiation is small; rather, the infrared radiation is reflected to the head of the outer bulb or to the outside.
  • a microporous airgel consists of a cross-linked and open-pore solid structure of low density (more than an order of magnitude less than the normal solid). All voids between the solid framework are smaller than the light wavelength, e.g. between 0.03 and 0.2 ⁇ m, preferably between 0.04 and 0.07 ⁇ m. An airgel of this type therefore causes only a very slight scattering of the light.
  • the microporous envelope of the discharge vessel can either consist of silicon dioxide airgel (SiO2 airgel) or of aluminum oxide airgel. Such aerogels are particularly temperature-resistant. Their light absorption is negligible. (The production of silicon dioxide airgel is described, for example, in “Journal of Non-Crystalline Solids” 82 (1986), pages 265 to 270, Amsterdam.)
  • the heat-insulating element made of microporous airgel is a coherent mass.
  • the heat-insulating element is then expediently disc-shaped.
  • This heat-insulating element preferably consists of two half-shells, which are provided in the contact area with cutouts for receiving the holding wires carrying the discharge vessel.
  • Such an element consisting of two half-shells can be placed around the retaining wires after the lamp structure has been installed, after which the outer bulb with its cylindrical part is placed over it and fused to the lamp structure.
  • An improvement in the gas discharge lamp can also be achieved in that the side of the heat-insulating element facing the discharge vessel is of concave design.
  • the heat-insulating element acts as a reflector, which reflects the infrared radiation received back onto the discharge vessel.
  • the heat-insulating element can consist of airgel particles, preferably airgel balls.
  • airgel particles can be accommodated in an auxiliary container made of translucent material at least approximately corresponding to the dimensions of the end of the outer bulb on the lamp foot side.
  • the airgel particles are preferably filled loosely into the end of the outer bulb on the lamp foot side and covered with respect to its insulation-free space by a plate made of quartz glass.
  • the e.g. Quartz plate provided with corresponding bores is pushed over these holding wires before the holding wires are attached to the discharge vessel and can then be held by welding the holding wires to the discharge vessel connections.
  • a discharge vessel 1 made of sintered aluminum oxide, in which two electrodes 2 are accommodated, the connecting wires 3 of which are welded to intermediate pieces 4, which in turn are connected to strong holding wires 5, which are accommodated in a lamp base 6 , which in this case forms the lamp base alone.
  • the whole is surrounded by a glass outer bulb 7.
  • the cylindrical end 8 of the outer bulb 7 on the lamp foot side is filled with small balls 9 made of silicon dioxide airgel.
  • the airgel spheres 9 are covered by a plate 11 made of quartz glass.
  • the quartz plate 11 provided with corresponding bores is pushed over the holding wires 5 before the holding wires 5 are attached to the intermediate pieces 4 and is held on the holding wires 5 after the holding wires 5 have been welded to the intermediate pieces 4.
  • the discharge vessel frame is then inserted into the outer bulb hanging downward, the airgel spheres poured into the open end and the edge of the outer bulb fused to the pump stem. Then the base is cemented onto the whole.
  • the high-pressure sodium vapor discharge lamp according to FIG. 2 corresponds essentially to the lamp according to FIG. 1, but has a tubular outer bulb 12 with an end 15 on the lamp foot side.
  • the high-pressure sodium vapor discharge lamps shown in FIGS. 3 and 4 correspond in their lamp construction to the lamps according to FIGS. 1 and 2.
  • a disk-shaped heat-insulating element 13 made of silicon dioxide airgel is placed on the holding wires 5.
  • This heat-insulating element 13 consists of two half-shells 13a and 13b (FIG. 5), which are provided in their contact surfaces with longitudinally extending, semi-cylindrical recesses 14 for receiving the holding wires 5 carrying the discharge vessel 1.
  • the half-shells 13a and 13b are placed around the two holding wires 5 of the lamp frame and are held in their position by the outer bulb after the lamp frame has been inserted into the outer bulb 7 and 12, respectively.
  • the outer diameter of the disk-shaped heat-insulating element 13 must correspond approximately to the inner diameter of the lamp base end 8 or 15 of the outer bulb 7 or 12.
  • the structure of the high-pressure sodium vapor discharge lamps according to FIGS. 6 and 7 again corresponds essentially to the structure of the lamps according to FIGS. 1 and 2.
  • a heat-insulating element 16 made of silicon dioxide airgel consisting of two half-shells 16a and 16b.
  • This heat-insulating element 16 practically fills the entire space of the outer bulb between the lamp base end 10 of the discharge vessel 1 and the base 6.
  • the two half-shells 16a and 16b are in turn in their contact surfaces with recesses 17 for receiving the holding wires 5 carrying the discharge vessel 1 and a pump stem 18 provided (Fig. 8).
  • the side 19 of the element 16 facing the discharge vessel 1 is concave and acts as a reflector for the infrared radiation emitted by the discharge vessel 1.
  • the effect of the heat-insulating airgel on a 30 W high-pressure sodium vapor discharge lamp according to FIG. 1 was investigated.
  • a getter housed in the evacuated outer bulb ensures that the pressure in the outer bulb is kept below 1 x 10 ⁇ 5 mbar.
  • the temperature was measured at the transition between the outer bulb and the lamp base.
  • the temperatures T1 of a heat-insulating airgel element having the lamp according to FIG. 1 was compared with that of a comparison lamp (T2) in which no heat-insulating measures were taken.
  • Table I Table I with airgel element T1 / ° C without airgel element T2 / ° C Lamp base at the top 48 71 Lamp base below 43 60
  • the tables show that a particularly large reduction in the lamp base temperature can be achieved if the lamp is operated in a position in which the lamp base is at the top.
  • the lowering of the lamp foot temperature is particularly desirable here, since the lamp foot temperatures normally rise sharply in this burning position.

Abstract

Bei einer Hochdruck-Gasentladungslampe mit einem eine ionisierbare Gasfüllung enthaltenden Entladungsgefäß (1) aus lichtdurchlässigem Material, das von einem lichtdurchlässigen Außenkolben (7) umgeben ist, an den sich ein Lampenfuß (6) anschließt, wobei sich im Raum zwischen Entladungsgefäß und Außenkolben ein wärmeisolierendes, poröses, lichtdurchlässiges Element (9) befindet, ist das wärmeisolierende Element (9) lediglich zwischen dem lampenfußseitigen Ende (8; 10) des Außenkolbens (7) und dem Entladungsgefäß (1) angeordnet welches aus einem mikroporösen Aerogel besteht.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckentladungs­lampe mit einem eine ionisierbare Gasfüllung enthaltenden Entladungsgefäß aus lichtdurchlässigem Material, das mit Abstand von einem lichtdurchlässigen Außenkolben umgeben ist, an den sich ein Lampenfuß anschließt, wobei sich im Raum zwischen Entladungsgefäß und Außenkolben ein wärme­isolierendes, poröses, lichtdurchlässiges Element befindet. Eine derartige Lampe ist aus der GB-PS 481 320 bekannt.
  • Bei Hochdruck-Entladungslampen, z.B. bei Natrium-, Queck­silber- oder Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen, besteht, insbesondere bei senkrechter Brennstellung mit nach oben weisendem Lampenfuß, das Problem der Überhitzung des Lampenfußes und eventuell in ihm enthaltener Teile. Dabei kann der Lampenfuß entweder nur aus dem eigentlichen Lampensockel bestehen oder aus dem Sockel sowie einem zwischen diesem und dem Außenkolben angebrachten zusätz­lichen Hohlkörper.
  • Bei neueren Hochdruckentladungslampen ist es bekannt, ein elektronisches Vorschalt- oder Zündgerät im Lampenfuß unerzubringen (DE-OS 29 39 632). Obwohl hierbei der Lampensockel durch eine wärmedämmende Platte abgedeckt ist, steht er in unmittelbarem Wärmekontakt mit dem Außen­kolben. Dadurch kann sich der Lampensockel auf mehr als 150°C erhitzen, was zu einer Zerstörung der im Lampen­sockel befindlichen elektronischen Bauelemente führen würde. Außerdem bedarf es in diesem Fall auch einer besonderen hitzebeständigen Fassung.
  • Aus der US-PS 21 03 028 ist eine Hochdruckentladungslampe bekannt, bei der zum Schutz des Lampensockels vor Wärme­leitung aus dem eigentlichen Lampenkolben zwischen diesem und dem Sockel ein zylindrisches Hohlstück aus Glas ange­ordnet ist, das aufgrund seiner geringen Wandstärke und großen Länge den Wärmetransport zum Sockel unterbinden soll. Derartige Zwischenstücke machen die Lampe sehr lang und mechanisch unstabil. In der DE-OS 34 16 714 ist eine Hochdruckentladungslampe beschrieben, bei der das Zwischenstück aus Glas balgartig aufgefaltet ist, was jedoch ein umständliches Glasbearbeitungsverfahren erfordert.
  • Der Lampenfuß wird aber nicht nur durch Wärmeleitung von dem Außenkolben erhitzt sondern auch durch Wärmestrahlung, die vom Entladungsgefäß ausgestrahlt und von Teilen des Lampenfußes oder des mit diesem in Wärmekontakt stehenden Außenkolbens absorbiert wird. Die vom Entladungsgefäß ausgehende Infrarotstrahlung wird auch vom Außenkolben absorbiert und heizt diesen auf. Über Wärmeleitung wird dann auch der Lampenfuß aufgeheizt. Da die aufgenommene Wärmemenge aber auch über Strahlung abgegeben wird, ist es zweckmäßig, einen möglichst großen Teil der Infrarot­strahlung dem Kopf des Außenkolbens zuzuführen.
  • Aus der GB-PS 481 320 ist eine Gasentladungslampe bekannt, bei der sich im Raum zwischen Entladungsgefäß und Außen­kolben ein isolierendes, lichtdurchlässiges Material befindet, welches z.B. eine poröse Umhüllung aus Glaswolle sein kann. Ein derartiges Material bewirkt eine starke Streuung des vom Entladungsgefäß ausgehenden Lichtes, wodurch dessen Fokussierung erschwert wird. Daher darf ein derartiges Material nur eine relativ lose Packung auf­weisen, wodurch aber die Wärmedämmung beschränkt wird.
  • Ähnliches gilt für eine aus der EP 0 165 701 A1 bekannte Lampenanordnung, bei der eine Halogenglühlampe in einem Außenkolben angeordnet ist. Zwischen der Glühlampe und dem Lampenfuß ist ein Wärmeschild und eine aus isolierender Glaswolle bestehende Füllung vorgesehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck-­Gasentladungslampe zu schaffen, bei der nicht nur die Strahlungsheizung des Lampenfußes mit einfachen Mitteln weitgehend ausgeschaltet wird, sondern bei der auch ein möglichst großer Teil der vom Entladungsgefäß abgegebenen Infrarotstrahlung am Kopf des Außenkolbens absorbiert wird, ohne daß sichtbares Licht absorbiert oder reflek­tiert wird.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Hochdruck-Gasentladungslampe eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das wärmeisolierende Element lediglich zwischen dem lampenfußseitigen Ende des Außenkolbens und dem Entladungsgefäß angeordnet ist und aus einem mikroporösen Aerogel besteht.
  • Das mikroporöse Aerogel darf hierbei das Entladungsgefäß nicht umhüllen, da sonst dessen Eigenschaften beeinflußt werden. Durch das zwischen dem Entladungsgefäß und dem lampenfußseitigen Ende des Außenkolbens angeordnete mikropröse Aerogel wird erreicht, daß beim Betrieb der Lampe eine stärkere Erhitzung des Lampenfußes nicht auf­treten kann. Die Mikrostruktur des mikroporösen Aerogels sorgt für eine weitgehende Reflexion der Infrarot­strahlung, so daß die Eindringtiefe dieser Strahlung gering ist; vielmehr wird die Infrarotstrahlung zum Kopf des Außenkolbens oder nach außen reflektiert.
  • Ein mikroporöses Aerogel besteht aus einem vernetzen und offenporigen Festkörpergerüst geringer Dichte (mehr als eine Größenordnung weniger als der normale Festkörper). Alle Hohlräume zwischen dem Festkörpergerüst sind kleiner als die Lichtwellenlänge, liegen z.B. zwischen 0,03 und 0,2 µm, vorzugsweise zwischen 0,04 und 0,07 µm. Daher bewirkt ein derartiges Aerogel nur eine ganz geringe Streuung des Lichtes.
  • Die mikroporöse Umhüllung des Entladungsgefäßes kann entweder aus Siliziumdioxid-Aerogel (SiO₂-Aerogel) oder aus Aluminiumoxid-Aerogel bestehen. Derartige Aerogele sind besonders temperaturfest. Ihre Lichtabsorption ist vernachlässigbar gering. (Die Herstellung von Silizium­dioxid-Aerogel ist z.B. in "Journal of Non-Crystalline Solids" 82(1986), Seite 265 bis 270, Amsterdam beschrieben.)
  • Gemäß einer Weiterbildung der Hochdruck-Gasentladungslampe nach der Erfindung ist das wärmeisolierende Element aus mikroporösem Aerogel eine kohärente Masse. Zweckmäßig ist dann das wärmeisolierende Element scheibenförmig ausge­bildet.
  • Vorzugsweise besteht dieses wärmeisolierende Element aus zwei Halbschalen, welche in der Berührungsfläche mit Aussparungen zur Aufnahme der das Entladungsgefäß tragenden Haltedrähte versehen sind. Ein solches aus zwei Halbschalen bestehendes Element kann nach der Montage des Lampenaufbaus um die Haltedrähte gelegt werden, wonach der Außenkolben mit seinem zylindrischen Teil darüber gestülpt und mit dem Lampenaufbau verschmolzen wird.
  • Eine Verbesserung der Gasentladungslampe läßt sich noch dadurch erreichen, daß die dem Entladungsgefäß zugewandte Seite des wärmeisolierenden Elementes konkav ausgebildet ist. In diesem Fall wirkt das wärmeisolierende Element als Reflektor, welcher die empfangene Infrarotstrahlung auf das Entladungsgefäß zurückreflektiert.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das wärmeisolierende Element aus Aerogelteilchen bestehen, vorzugsweise aus Aerogelkugeln.
  • Diese Aerogelteilchen können in einem den Abmessungen des lampenfußseitigen Endes des Außenkolbens wenigstens annähernd entsprechenden Hilfsbehälter aus lichtdurch­lässigem Material untergebracht werden.
  • Vorzugsweise sind die Aerogelteilchen jedoch lose in das lampenfußseitige Ende des Außenkolbens eingefüllt und gegenüber dessen isolationsfreiem Raum durch eine Platte aus Quarzglas abgedeckt. Die z.B. mit entsprechenden Bohrungen versehene Quarzplatte wird vor dem Befestigen der Haltedrähte am Entladungsgefäß über diese Haltedrähte geschoben und kann dann durch Verschweißen der Haltedrähte mit den Entladungsgefäßanschlüssen gehaltert werden.
  • Einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 die Seitenansicht einer Hochdruck-Natriumdampf­entladungslampe mit einem ellipsoidförmigen Außenkolben, bei der das lampenfußseitige Ende des Außenkolbens mit Aerogelteilchen gefüllt ist,
    • Fig. 2 die Seitenansicht einer Hochdruck-Natrium­dampfentladungslampe mit rohrförmigen Außenkolben, bei der das lampenfußseitige Ende des Außenkolbens wiederum mit Aerogelteilchen gefüllt ist
    • Fig. 3 und 4 je eine Seitenansicht einer Hochdruck-­Natriumdampfentladungslampe mit ellipsoidförmigem bzw. rohrförmigem Außenkolben, bei denen zwischen den lampen­fußseitigen Enden des Außenkolbens und des Entladungs­gefäßes ein wärmeisolierendes Element aus Aerogel ange­ordnet ist,
    • Fig. 5 ein bei den Lampen nach den Fig. 3 und 4 einge­setztes, aus zwei Halbschalen bestehendes wärme­isolierendes Elemente in perspektivischer Darstellung,
    • Fig. 6 und 7 Seitenansichten von Hochdruck-Natrium­dampfentladungslampen mit ellipsoidförmigem bzw. rohr­förmigem Außenkolben, bei denen in das lampenfußseitige Ende des Außenkolbens wärmeisolierende Elemente aus einer kohärenten Aerogelmasse eingesetzt sind,
    • Fig. 8 die perspektivische Darstellung eines bei den Lampen nach den Fig. 6 und 7 verwendbaren, aus zwei Halb­schalen bestehenden wärmeisolierenden Elementes.
  • Die Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe nach Fig. 1 besitzt ein Entladungsgefäß 1 aus gesintertem Aluminium­oxid, in dem zwei Elektroden 2 untergebracht sind, deren Anschlußdrähte 3 an Zwischenstücke 4 angeschweißt sind, die ihrerseits wiederum mit kräftigen Haltedrähten 5 verbunden sind, welche in einem Lampensockel 6 aufge­nommmen sind, der in diesem Fall allein den Lampenfuß bildet. Das Ganze ist von einem gläsernen Außenkolben 7 umgeben.
  • Das lampenfußseitige, zylindrische Ende 8 des Außen­kolbens 7 ist mit kleinen Kügelchen 9 aus Siliziumdioxid-­Aerogel gefüllt. Gegenüber dem lampenfußseitigen Ende 10 des Entladungsgefäßes 1 sind die Aerogelkügelchen 9 durch eine Platte 11 aus Quarzglas abgedeckt. Hierfür ist die mit entsprechenden Bohrungen versehene Quarzplatte 11 vor dem Befestigen der Haltedrähte 5 an den Zwischenstücken 4 über diese Haltedrähte 5 geschoben und wird nach dem Verschweißen der Haltedrähte 5 mit den Zwischenstücken 4 auf den Haltedrähten 5 gehaltert. Dann wird das Entladungsgefäßgestell in den nach unten hängenden Außen­kolben eingesetzt, in dessen offenes Ende die Aerogel­kügelchen eingeschüttet und der Rand des Außenkolbens mit dem Pumpstengel verschmolzen. Anschließend wird auf das Ganze der Sockel aufgekittet.
  • Die Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen der Lampe nach Fig. 1, besitzt jedoch einen rohrförmigen Außenkolben 12 mit einem lampen­fußseitigen Ende 15.
  • Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Hochdruck-Natrium­dampfentladungslampen entsprechen in ihrem lampen­technischen Aufbau den Lampen nach den Fig. 1 bzw. 2. Bei diesen Lampen ist auf die Haltedrähte 5 ein scheiben­förmiges wärmeisolierendes Element 13 aus Siliziumdioxid-­Aerogel aufgesetzt. Dieses wärmeisolierende Element 13 besteht aus zwei Halbschalen 13a und 13b (Fig. 5), welche in ihren Berührungsflächen mit sich in Längsrichtung erstreckenden, halbzylindrischen Aussparungen 14 zur Aufnahme der das Entladungsgefäß 1 tragenden Haltedrähte 5 versehen sind. Die Halbschalen 13a und 13b werden um die beiden Haltedrähte 5 des Lampengestells gelegt und nach dem Einführen des Lampengestelles in den Außenkolben 7 bzw. 12 durch den Außenkolben in ihrer Lage gehaltert.
  • Hierfür muß der Außendurchmesser des scheibenförmigen wärmeisolierendes Elementes 13 in etwa dem Innendurch­messer des lampenfußseitigen Endes 8 bzw. 15 des Außen­kolbens 7 bzw. 12 entsprechen.
  • Der Aufbau der Hochdruck-Natriumdampfentladungslampen nach den Fig. 6 und 7 entspricht wiederum im wesentlichen dem Aufbau der Lampen nach den Fig. 1 und 2. Zwischen den lampenfußseitigen Enden 8 bzw. 15 der Außenkolben 7 bzw. 12 und dem lampenfußseitigen Ende 10 des in ihnen unterge­brachten Entladungsgefäßes 1 ist ein aus zwei Halb­schalen 16a und 16b bestehendes wärmeisolierendes Element 16 aus Siliziumdixoid-Aerogel angeordnet. Dieses wärmeisolierende Element 16 füllt praktisch den gesamten Raum des Außenkolbens zwischen dem lampenfußseitigen Ende 10 des Entladungsgefäßes 1 und dem Sockel 6. Die beiden Halbschalen 16a und 16b sind in ihren Berührungs­flächen wiederum mit Aussparungen 17 zur Aufnahme der das Entladungsgefäß 1 tragenden Haltedrähte 5 und eines Pump­stengels 18 versehen (Fig. 8). Die dem Entladungsgefäß 1 zugewandte Seite 19 des Elementes 16 ist konkav ausge­bildet und wirkt als Reflektor für die vom Entladungs­gefäß 1 abgestrahlte Infrarotstrahlung.
  • Die Evakuierung des Außenkolbens wird durch ein aus Aerogelteilchen bestehendes wärmeisolierendes Element zwar etwas erschwert, da die Mikrostruktur die in den Poren gespeicherten Gase nur langsam freigibt; es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß auch bei diesen Lampen eine einwandfreie Evakuierung möglich ist. Die aus kohärenten Halbschalen bestehenden wärmeisolierenden Aerogelelemente behindern dagegen die Evakierung praktisch kaum, da immer genügend große Durchgänge zwischen Kolbenwand bzw. Haltedrähten und dem Aerogelelement vorhanden sind. Außerdem könnte man einen dünnen Kanal durch das Aerogelelement bohren, ohne daß dessen wärme­isolierende Wirkung beeinflußt wird.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel wurde die Wirkung des wärme­isolierenden Aerogels bei einer 30 W-Hochdruck-Natrium­dampfentladungslampe nach Fig. 1 untersucht. Ein im evakuierten Außenkolben untergebrachter Getter gewähr­leistet, daß der Druck im Außenkolben unter 1 x 10⁻⁵ mbar gehalten wird. Die Temperatur wurde jeweils am Übergang zwischen Außenkolben und Lampenfuß gemessen. Die Temperaturen T₁ der ein wärmeisolierendes Aerogelelement aufweisenden Lampe nach Fig. 1 wurde verglichen mit denen einer Vergleichslampe (T₂), bei der keine wärme­isolierenden Maßnahmen vorgenommen wurden. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle I angegeben. Tabelle I
    mit Aerogel-Element T₁/°C ohne Aerogel-Element T₂/°C
    Lampenfuß oben 48 71
    Lampenfuß unten 43 60
  • Die Ergebnisse zeigen, daß durch ein wärmeisolierendes Aerogelelement die Temperatur am Lampenfuß drastisch gesenkt werden kann.
  • Versuche mit gasgefüllten Außenkolben zeigten ähnliche Ergebnisse. Da hierbei im Betrieb der Lampe die Konvektion innerhalb des Außenkolbens den Wärmehaushalt bestimmt, wurde eine zweite Versuchsanordnung, bei der am lampen­fußseitigen Ende des Entladungsgefäßes allein eine Quarz­platte als Konvektionsschild befestigt ist, zum Vergleich mit herangezogen, deren Temperaturen in nachstehender Tabelle II unter T₃ angegeben sind. Tabelle II
    mit Aerogel-Element T₁/°C ohne Aerogel-Element T₂/°C mit Quarz-Element T₃/°C
    Lampenfuß oben 59 127 94
    Lampenfuß unten 42 56 48
  • Aus den Tabellen geht hervor, daß sich eine besonders große Absenkung der Lampenfußtemperatur erzielen läßt, wenn die Lampe in einer Lage betrieben wird, bei der sich der Lampenfuß oben befindet. Die Absenkung der Lampenfuß­temperatur ist hierbei besonders erwünscht, da in dieser Brennlage die Lampenfußtemperaturen normalerweise stark ansteigen.

Claims (10)

1. Hochdruck-Gasentladungslampe mit einem eine ionisierbare Gasfüllung enthaltenden Entladungsgefäß aus lichtdurchlässigem Material, das mit Abstand von einem lichtdurchlässigen Außenkolben umgeben ist, an den sich ein Lampenfuß anschließt, wobei sich im Raum zwischen Entladungsgefäß und Außenkolben ein wärmeisolierendes, poröses, lichtdurchlässiges Element befindet,
dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Element (9; 13; 16) lediglich zwischen dem lampenfuß­seitigen Ende (8, 15; 10) des Außenkolbens (7, 12) und dem Entladungsgefäß (1) angeordnet ist und aus einem mikroporösen Aerogel besteht.
2. Lampe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Element (9; 13; 16) aus Siliziumdioxid-Aerogel besteht.
3. Lampe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Element (9; 13, 16) aus Aluminiumoxid-Aerogel besteht.
4. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Element (13; 16) eine kohärente Masse ist.
5. Lampe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Element (13) scheibenförmig ausgebildet ist.
6. Lampe nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Element (13; 16) aus zwei Halbschalen (13a, b; 16a, b) besteht, welche in der Berührungsfläche mit Aus­sparungen (14; 17) zur Aufnahme der das Entladungs­gefäß (1) tragenden Haltedrähte (5) versehen sind.
7. Lampe nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Entladungsgefäß (1) zugewandte Seite (19) des wärmeisolierenden Elementes (16) konkav ausgebildet ist.
8. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Element (9) aus Aerogelteilchen besteht.
9. Lampe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aerogelteilchen in einem den Abmessungen des lampenfußseitigen Endes des Außen­kolbens wenigstens annähernd entsprechenden Hilfsbehälter aus lichtdurchlässigem Material untergebracht sind.
10. Lampe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aerogelteilchen (9) lose in das lampenfußseitige Ende (8) des Außenkolbens (7) eingefüllt und gegenüber dessen isolationsfreiem Raum durch eine Platte (11) aus Quarzglas abgedeckt sind.
EP88201815A 1987-09-02 1988-08-25 Hochdruckentladungslampe Ceased EP0306085A1 (de)

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DE19873729305 DE3729305A1 (de) 1987-09-02 1987-09-02 Hochdruckentladungslampe
DE3729305 1987-09-02

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Publication Number Publication Date
EP0306085A1 true EP0306085A1 (de) 1989-03-08

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