EP0326079A1 - Explosionsgeschützte Entladungslampe - Google Patents
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- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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- H01J61/50—Auxiliary parts or solid material within the envelope for reducing risk of explosion upon breakage of the envelope, e.g. for use in mines
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- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/56—One or more circuit elements structurally associated with the lamp
Definitions
- the invention relates to an explosion-proof discharge lamp according to claim 1.
- the invention relates to a high intensity discharge lamp that can be used in hazardous environments.
- Any light source from a number of light sources is normally used for the lighting, for example gas discharge lamps, incandescent lamps, high intensity metal arc lamps, e.g. Sodium or mercury vapor lamps, and the like.
- the light source must either be housed entirely within a strong, secure envelope, or the lamp must be designed so that if it is damaged during use it will not create a hazard or hazard from heat, arcing or otherwise.
- incandescent bulbs there are only two other types of light sources that are still considered safe in hazardous environments. These are a special type of fluorescent tube and assembled lamps.
- the fluorescent tube suffers from the disadvantage that it has a relatively low luminance and consequently requires a large length or surface in order to generate a sufficient light output. Therefore, such a light source can often not be used in confined spaces.
- So-called composite lamps comprise a mercury vapor lamp with a quartz tube and a filament made of tungsten, both of which are contained within an evacuated outer envelope.
- the tungsten filament is said to generate additional light output while serving as a resistor for the discharge tube and to emit light in the yellow and red ends of the spectrum, as a complement to the blue light of the mercury lamp.
- Composite lamps have the disadvantage that they have a low efficiency lumen output per watt of electrical power consumption when compared to high-pressure metal arc lamps.
- high pressure arc discharge lamps have not been considered to be sufficiently safe for use in hazardous conditions.
- the object of the invention is to provide a light source in which the above disadvantages are avoided or at least improved.
- an electric arc discharge tube enclosed in a transparent or translucent, evacuated or an outer gas-containing outer sheath and by an easily fusible connecting element which is located outside the tube and inside the sheath and is selected so that it is in the Operation does not become incandescent and melts in the event of air entering the outer envelope.
- the easily fusible connection can consist of metal or a metal alloy, this metal alloy or the connection itself being adapted to the discharge tube characteristics in such a way that the tube is below the critical temperature of the particular environment within 10 seconds after the breakage of the external one Coating cools.
- the connecting element can consist of silver or a silver alloy or moreover also of a lead alloy.
- the lamp can have a delay device which is in series with the connecting element.
- a bimetal arrangement can, for example, be provided as such a delay device.
- the arc tube 1 shows an electric arc discharge tube (arc tube) 1 with a quartz tube envelope 2, which tube 1 is received in total in an inert environment within an outer envelope 3 made of glass, hereinafter referred to as the outer glass bulb 3.
- the outer glass bulb 3 is evacuated or filled with an inert gas. It typically has low thermal conductivity and is opaque to ultraviolet light.
- the arc tube 1 (also called an arc lamp 1) has electrodes 4 and 5 and can be a mercury arc lamp, a sodium arc lamp or the like.
- the outer glass bulb 3 is provided with outer connections, which are designed in this embodiment so that they can be screwed in the usual manner into a conventional screw socket for electrical connection.
- the outer connections are electrically connected within the glass bulb 3 to the electrodes 4 and 5 of the tube by means of lines 6, 7 and 8 and a conductor rail 9.
- the filament 11 is made of a metal or a metal alloy that is selected to match the discharge tube characteristics such that the tube cools below the critical temperature of the particular environment within 10 seconds after the Glass bulb 3 is broken.
- the critical temperature is defined by the International Standard.
- silver, silver alloys and lead alloys can be used for the filament.
- the size and design of the filament 11 is selected so that in the event of a break in the outer glass bulb when the air enters, the filament oxidizes and melts, thereby switching off the discharge tube 1 from the energy supply, thereby immediately extinguishing the arc or the discharge. This prevents the ultraviolet light generated by the discharge tube 1 from being emitted into the surroundings when the glass bulb 3 is damaged, and ensures that the temperature of the parts in contact with the surroundings is rapidly reduced to a safe level.
- the filament 11 is selected so that the conversion of electrical energy into light energy is minimized and yet it generates sufficient thermal energy so that it oxidizes rapidly in the presence of air and melts rapidly when the glass bulb is broken; the light output is generated essentially completely by the discharge tube 1. In this way, the lamp produced in this way has a high light output (lumens) per watt of electrical power.
- the discharge tube 1 is preferably a high-intensity mercury or high-pressure sodium arc tube; it is preferably of the type which has additives through which light of a wide spectrum is emitted.
- Lamps according to the invention therefore produce a high light intensity and can be designed with smaller dimensions for a given light output than normal discharge tubes.
- the efficiency of the light output (lumens) per watt of power consumption is greater than in the case of lamps assembled and constructed in a known manner, since the invention does not use an inefficient, non-melting filament.
- the high intensity arc tube can be used in environments for which it was previously considered unsuitable. This is because the arc tube is sealed within an outer glass bulb, which absorbs ultraviolet light and which thermally isolates the arc lamp from its surroundings even when the outer glass bulb is damaged. It is particularly advantageous that the arc be interrupted within a short time should the glass bulb be damaged.
- lamps according to the invention require a normal ballast, which is normally arranged outside the lamps.
- the lamp can additionally have a delay device, for example a bimetallic arrangement, in order to bypass the fuse during the switch-on or start time of the lamp and to avoid premature damage or destruction of the protective fuse element, and to facilitate precise grading of the fuse element.
- a delay device for example a bimetallic arrangement
- the explosion-proof electric discharge lamp therefore has an arc discharge tube 1 arranged inside a glass bulb 3, to which a connecting element 10 serving as a fuse element is connected.
- the inside of the glass bulb 3 is either evacuated or filled with inert gas.
- the connecting element 10 has a fusible wire 11, which does not light up in operation, but melts immediately upon entry of air, as a result of which the tube 2 is switched off; the tube 2 cools down within 10 seconds to temperatures which cannot ignite the surrounding atmosphere.
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- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
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.
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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