EP0326079A1 - Explosionsgeschützte Entladungslampe - Google Patents

Abstract

Eine explosionsgeschütze elektrische Entladungslampe besitzt eine innerhalb eines Glaskolbens (3) angeordnete Lichtbogenentladungsröhre (1), mit der ein als Schmelzsicherungselement dienendes Verbindungselement (10) verbunden ist. Das Innere des Glaskolbens (3) ist entweder evakuiert oder mit inertem Gas gefüllt. Das Verbindungselement (10) besitzt einen Schmelzdraht (11), der im Betrieb nicht leuchtet, bei Luftzutritt aber sofort durchschmilzt, wodurch das Rohr (2) abgeschaltet wird; dabei kühlt sich das Rohr (2) innerhalb von 10 Sekunden auf solche Temperaturen ab, die umgebende Atmosphäre nicht zünden können.

Description

• Die Erfindung betrifft eine explosionsgeschützte Entla­dungslampe nach dem Anspruch 1.
• Insbesondere betrifft die Erfindung eine Entladungslampe hoher Intensität, die in gefährlichen Umgebungen einge­setzt werden kann.
• Zur Beleuchtung wird normalerweise irgend eine Licht­quelle aus einer Anzahl von Lichtquellen benutzt, bei­spielsweise Gasentladungslampen, Glühlampen, Metallbo­genlampen mit hoher Intensität, wie z.B. Natrium- oder Quecksilberdampflampen, und dergleichen.
• Wenn eine Beleuchtung in einer möglicherweise gefährli­chen Umgebung oder in einer Umgebung, in der die Sicher­heit den ersten Rang einnimmt, beispielsweise in einer Ölraffinerie, erforderlich wird, dann muß die Lichtquelle entweder vollständig innerhalb einer star­ken, sicheren Umhüllung untergebracht sein, oder die Lampe muß so ausgebildet sein, daß sie dann, wenn sie während des Gebrauchs beschädigt wird, keine Gefährung oder Gefahr durch Hitze, Lichtbogenemission oder auf andere Weise erzeugt.
• Außer Glühlampen, die einen niedrigen Wirkungsgrad ha­ben, gibt es nur zwei andere Typen von Lichtquellen, die bis heute als sicher in gefährlichen Umgebungen angese­hen werden. Diese sind ein spezieller Typ einer Fluores­zenzröhre und zusammengebaute Lampen. Die Fluoreszenz­röhre leidet unter dem Nachteil, daß sie eine relativ geringe Leuchtdichte aufweist und demzufolge eine große Länge oder Oberfläche erfordert, um eine ausreichende Lichtleistung zu erzeugen. Daher kann eine solche Licht­quelle oft in begrenzten Räumen nicht benutzt werden.
• Sogenannte zusammengesetze Lampen umfassen eine Queck­silberdampflampe mit einem Quarzrohr und einem Glühfaden aus Wolfram, die beide innerhalb einer evakuierten äuße­ren Hülle enthalten sind. Der Wolfram-Glühfaden soll zusätzliche Lichtleistung erzeugen, während er als Wi­derstand für die Entladungsröhre dient und er soll Licht in dem gelben und roten Ende des Spektrums ausstrahlen, als Ergänzung zu dem blauen Licht der Quecksilberdampf­lampe.
• Zusammengesetze Lampen haben den Nachteil, daß sie einen geringen Wirkungsgrad Lumen-Leistung pro Watt elektri­schem Stromverbrauch haben, wenn man sie mit Hochdruck­metallichtbogenlampen vergleicht. Jedoch sind solche Hochdrucklichtbogenentladungslampen nicht als ausrei­chend sicher für Einsatz in gefährlichen Bedingungen angesehen worden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtquelle zu schaf­fen, bei der die obigen Nachteile vermieden oder wenig­stens verbessert werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische, in einer transparenten oder lichtdurchläs­sigen, evakuierten oder ein inertes Gas enthaltenden äußeren Umhüllung eingeschlossene Lichtbogenentladungs­röhre und durch ein leicht schmelzbarers Verbindungsele­ment, das sich außerhalb der Röhre und innerhalb der Umhüllung befindet und so ausgewählt ist, daß es im Be­trieb nicht weißglühend wird und im Falle eines Luftein­tritts in die äußere Umhüllung schmilzt.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüche zu entnehmen.
• Danach kann, gemäß Anspruch 2, die leicht schmelzbare Verbindung aus Metall oder einer Metallegierung beste­hen, wobei diese Metallegierung oder die Verbindung selbst an die Entladungsröhrencharakteristik so angepaßt ist, daß sich die Röhre unter die kritische Temperatur der besonderen Umgebung innerhalb 10 Sekunden nach Bruch der äußeren Umhüllung abkühlt.
• Das Verbindungselement kann dabei aus Silber oder einer Silberlegierung bestehen oder darüberhinaus auch aus einer Bleilegierung.
• Zusätzlich kann die Lampe eine Verzögerungseinrichtung aufweisen, die in Reihe mit dem Verbindungselement liegt. Als solche Verzögerungseinrichtung kann bei­spielsweise eine Bimetallanordnung vorgesehen sein. Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen weitere Ausgestaltun­gen und Verbesserungen der Erfindung sowie weitere Vor teile näher erläutert und beschrieben werden.
  Es zeigt:
  die einzige Figur
  eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung im Schnitt.
• In Fig. 1 ist ein elektrisches Lichtbogenentladungsrohr (Lichtbogenentladungsröhre) 1 mit einer Quarzrohrumhül­lung 2 dargestellt, welches Rohr 1 insgesamt in einer inerten Umgebung innerhalb einer äußeren Umhüllung 3 aus Glas, im folgenden äußerer Glaskolben 3 genannt, aufge­nommen ist. Der äußere Glaskolben 3 ist evakuiert oder mit einem inerten Gas gefüllt. Er besitzt in typischer Weise eine geringe thermische Leitfähigkeit und ist un­durchlässig für ultraviolettes Licht. Das Lichtbogenent­ladungsrohr 1 (auch Bogenlampe 1 genannt) besitzt Elek­troden 4 und 5 und kann eine Quecksilberbogenlampe, eine Natriumbogenlampe oder dgl. sein.
• Der äußere Glaskolben 3 ist mit äußeren Anschlüssen ver­sehen, die bei dieser Ausführungsform so ausgebildet sind, daß sie in üblicher Weise in eine übliche Schraub­fassung zum elektrischen Anschluß eingeschraubt werden können. Die äußeren Anschlüsse sind innerhalb des Glas­kolbens 3 mit den Elektroden 4 und 5 des Rohres mittels Leitungen 6, 7 und 8 und einer Leiterschiene 9 elek­trisch leitend verbunden.
• Ein leicht schmelzbares Verbindungselement 10, das aus einem Heizfaden 11 oder Glühfaden 11 (filament) besteht, ist in Reihe mit der Elektrode 5 und der Schiene 9 ver­bunden. Der Glühfaden 11 ist aus einem Metall oder einer Metallegierung hergestellt, das bzw. die so ausgewählt ist, daß es bzw. sie an die Entladungsrohrcharkteristi­ken derart angepaßt ist, daß das Rohr unter die kriti­sche Temperatur der besonderen Umgebung innerhalb von 10 Sekunden abkühlt, nachdem der Glaskolben 3 gebrochen ist. Die kritische Temperatur ist durch International Standard definiert. Beispielsweise können für den Glüh­faden Silber, Silberlegierungen und Bleilegierungen ver­wendet werden. Die Abmessung und die Ausgestaltung des Glühfadens 11 ist so gewählt, daß im Falle eines Bruches des äußeren Glaskolbens bei Luftzutritt der Glühfaden oxidiert und schmilzt und dabei das Entladungsrohr 1 von der Energiezufuhr abschaltet, wodurch der Lichtbogen bzw. die Entladung sofort erlischt. Dies verhindert, daß von dem Entladungsrohr 1 erzeugtes ultraviolettes Licht in die Umgebung abgestrahlt wird, wenn der Glaskolben 3 beschädigt ist, und stellt sicher, daß die Temperatur der mit der Umgebung in Berührung gelangenden Teile rasch auf einen sicheren Wert reduziert wird.
• Der Glühfaden 11 ist so ausgewählt, daß die Umwandlung der elektrischen Energie in Lichtenergie minimiert wird und er dennoch ausreichende Wärmeenergie erzeugt, so daß er in Anwesenheit von Luft rasch oxidiert und rasch schmilzt, wenn der Glaskolben gebrochen ist; die Licht­leistung wird dabei im wesentlichen vollständig von dem Entladungsrohr 1 erzeugt. Auf diese Weise hat die da­durch hergestellte Lampe eine hohe Lichtleistung (lumens) pro Watt elektrischer Leistung.
• Das Entladungsrohr 1 ist in bevorzugter Weise eine Quecksilber- oder Hochdrucknatrium-Lichtbogenröhre hoher Intensität; es ist in bevorzugter Weise von dem Typ, welcher Zusätze, durch die Licht eines breiten Spektrums emittiert wird, aufweist.
• Erfindungsgemäß Lampen erzeugen daher eine hohe Licht­intensität und können mit kleineren Abmessungen bei ei­ner gegebenen Lichtleistung ausgebildet sein als normale Entladungsröhren.
• Der Wirkungsgrad der Lichtleistung (lumens) pro Watt Stromverbrauch ist größer als bei in bekannter Weise zu­sammengesetzen und aufgebauten Lampen, da bei der Erfin­dung kein uneffizienter, nicht schmelzender Glühfaden verwendet wird.
• Das Bogenrohr mit hoher Intensität ist einsetzbar in Umgebungen, für die man sie in der Vergangenheit als nicht geeignet angesehen hatte. Dies ist der Grund, daß das Bogenrohr innerhalb eines äußeren Glaskolbens abge­dichtet untergebracht ist, der ultraviolettes Licht ab­sorbiert und der die Bogenlampe von ihrer Umgebung ther­misch isoliert, auch dann, wenn der äußere Glaskolben beschädigt ist. Es ist insbesondere vorteilhaft, daß der Bogen innerhalb einer kurzen Zeit unterbrochen wird, sollte der Glaskolben beschädigt werden.
• Selbstverständlich benötigen erfindungsgemäße Lampen ein normales Vorschaltgerät, das normalerweise außerhalb der Lampen angeordnet ist.
• Die Erfindung kann in anderen Formen unt mit anderen Materialien ausgeführt werden, ohne daß die hierin be­schriebene Ausführungsform verlassen wird; alle diese Ausführungsformen werden als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegend angesehen. Z.B. kann die Lampe zusätzlich eine Verzögerungseinrichtung, beispielsweise eine Bimetallanordnung aufweisen, um die Schmelzsiche­rung während der Einschaltzeit oder Starzeit der Lampe zu umgehen und eine frühzeitige Beschädigung oder Zer­störung des schützenden Sicherungselementes zu vermei­den, und eine präzisiere Stufung des Sicherungselements zu erleichtern.
• Die explosionsgeschütze elektrische Entladungslampe be­sitzt also eine innerhalb eines Glaskolbens 3 angeordne­te Lichtbogenentladungsröhre 1, mit der ein als Schmelz­sicherungselement dienendes Verbindungselement 10 ver­bunden ist. Das Innere des Glaskolbens 3 ist entweder evakuiert oder mit inertem Gas gefüllt. Das Verbindungs­element 10 besitzt einen Schmelzdraht 11, der im Betrieb nicht leuchtet, bei Luftzutritt aber sofort durch­schmilzt, wodurch das Rohr 2 abgeschaltet wird; dabei kühlt sich das Rohr 2 innerhalb von 10 Sekunden auf sol­che Temperaturen ab, die umgebende Atmosphäre nicht zün­den können.

Claims (6)

1. Explosionsgeschützte Entladungslampe, gekenn­zeichnet durch
ein elektrisches, in einer transparenten oder lichtdurchlässigen, evakuierten oder ein inertes Gas enthaltenden äußeren Umhüllung (3) einge­schlossenes Lichtbogenentladungsrohr (2)
und
durch ein leicht schmelzbarers Verbindungselement (10, 11), das sich außerhalb des Rohres (2) und innerhalb der Umhüllung (3) befindet und so ausge­wählt ist, daß es im Betrieb nicht weißglühend wird und im Falle eines Lufteintritts in die äußere Um­hüllung (3) schmilzt.

2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das leicht schmelzbare Verbindungselement (10, 11) aus einem Metall oder einer Metallegierung her­gestellt ist, das bzw. die so an die Entladungsrohrcha­rakteristik angepaßt ist, daß sich das Rohr (2) unter die kritische Temperatur der besonderen Umgebung inner­halb von 10 Sekunden nach Bruch der äußeren Umhüllung (3) abkühlt.

3. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß das leicht schmelzbare Verbindungsglied (10, 11) aus Silber oder einer Silberlegierung besteht.

4. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß das leicht schmelzbare Verbindungselement (10, 11) aus einer Bleilegierung hergestellt ist.

5. Entladungslampe nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verzöge­rungseinrichtung, die mit dem leicht schmelzbaren Ver­bindungselement (10, 11) in Reihe geschaltet ist.

6. Entladungslampe nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung eine Bimetall­anordnung ist.

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