EP0356840A2 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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EP0356840A2
EP0356840A2 EP89115287A EP89115287A EP0356840A2 EP 0356840 A2 EP0356840 A2 EP 0356840A2 EP 89115287 A EP89115287 A EP 89115287A EP 89115287 A EP89115287 A EP 89115287A EP 0356840 A2 EP0356840 A2 EP 0356840A2
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EP
European Patent Office
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plug
electrode
pockets
lamp according
discharge
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EP89115287A
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EP0356840B1 (de
EP0356840A3 (de
Inventor
Johannes Dr. Pfaue
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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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
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors

Definitions

  • High-pressure sodium discharge lamps are operated almost without exception as saturated discharge lamps: during operation, only a part of the metal filling, normally mercury and sodium, is evaporated, while the rest is condensed as liquid amalgam at one or more points, the so-called "cold spots".
  • the unsaturated discharge lamp high-pressure mercury lamp
  • the operating voltage determines the lamp power during normal choke operation and thus brings about a positive feedback to the coldspot temperature.
  • the tube In the usual discharge vessel designs for "inner amalgam", the tube is closed by a sintered or soldered with glass solder cylindrical ceramic stopper with a smooth inner end face.
  • the conductive connection to the electrode is made centrally in the plug by means of a niobium tube or niobium wire bushing (DE-OS 28 14 411).
  • a niobium tube or niobium wire bushing DE-OS 28 14 411.
  • the simplest way to influence the coldspot temperature is to change the distance between the core pin tip and the plug.
  • the possibilities of increasing the temperature by shortening this distance are subject to geometric limits if the rear end of the electrode coil abuts the end of the niobium current lead-through element.
  • Higher coldspot temperatures with unchanged ceramic tube construction can then only be achieved by external Heat accumulation measures, in particular heat accumulation collars, as are described, for example, in US Pat. No. 3,723,784. Since the assembly of such heat accumulation sleeves is complex, there is considerable interest in a plug construction in which the cold spot temperature is increased compared to the conventional plug construction.
  • the object of the present invention is to provide an improved configuration of the stopper area in high-pressure sodium discharge lamps, in which the amalgam depot is designed as an “internal amalgam”.
  • the vibration-insensitive accommodation of a sufficiently large amount of amalgam should be taken into account in the simplest possible way and at a location that is protected from the sheet set and at which the interruption of the line of sight between the electrode and the analgam depot becomes fully effective.
  • Another object of the invention is to increase the coldspot temperature compared to the temperature which can be achieved in the discharge vessel designs according to the prior art for "internal amalgam", with additional external heat accumulation measures to be dispensed with in view of the applications mentioned above.
  • the webs result in a much better coaxial alignment of the stopper, since the full stopper length is used for the alignment, and not only the comparatively short stopper piece behind the groove. This significantly reduces the risk of a one-sided shortfall in the critical groove thickness due to the non-coaxial plug position.
  • a pocket plug offers advantages over a plug with an annular groove.
  • the tasks described above can be safely performed.
  • the depth of the pockets should advantageously be chosen sufficiently large to accommodate the 20 to 30 mg of amalgam required as a buffer supply.
  • the plug height With a suitable choice of the plug height, it is also possible to set the desired increase in the cold spot temperature. But it turns out that there are limits to this approach. Above a critical filling level of the pockets, a new cold spot is created behind the electrodes and the amalgam begins to condense in the plug bore near the niobium bushing. This would violate an essential requirement, namely the safe electrical isolation between the electrode and the amalgam. In fact, such lamps again show the undesirable ignition behavior with an arc at the amalgam. As a countermeasure, the pocket plugs, which are designed for increased cold spot temperature, are therefore designed with a conically widened bore. The conical widening results in improved heat radiation from the discharge at the lead-through end of the plug bore.
  • the size of this temperature increase determines the overall possible increase in the cold spot temperature. In order to achieve the greatest possible effect, the largest possible opening angle should be selected. This results from the minimum wall thickness between the pocket and the maximum cone opening (d3 - d2): 2 - D.
  • FIG. 1 shows a high-pressure sodium discharge lamp 1 of 150 W.
  • the discharge vessel 4 made of polycrystalline aluminum oxide ceramic is held inside the outer bulb 2, to which a base 3 is attached for connecting a supply voltage.
  • two getter rings 5 are mounted inside the outer bulb 2.
  • FIG. 2 The construction of the melting of the discharge vessel 4 is shown in detail in FIG. 2.
  • a tubular body 6 made of aluminum oxide Ceramic is a plug 7, which is also made of aluminum oxide ceramic and is sintered in gastight.
  • the stopper 7 has an axially running bore into which a current supply 8 made of niobium is melted in a gas-tight manner by means of a commercially available glass solder (not shown).
  • the electrode consisting of electrode pin 10 and the electrode coil 11, is fastened in the power supply 8 by means of titanium soldering 9.
  • the other end of the discharge vessel 4, not shown here is constructed essentially in the same way.
  • the plug 7 consists of a cylindrical part 12 and a conical part 13 of approximately the same length.
  • the length L of the plug 7 is designed such that its conical part 13 facing the discharge space extends beyond the part of the electrode coil 11 facing away from the discharge, whereby the conically widening bore faces the electrode pin 10 and the electrode coil 11.
  • the opening angle ⁇ of the conical part 13 is as large as possible.
  • the stopper 7 is provided according to the invention with three annular segment-shaped pockets 14 which are evenly distributed on its circumference.
  • the pockets 14 are delimited by webs 15, the pockets 14 and the webs 15 each having the same size, ie the segment angle ⁇ of a pocket 14 and a web 15 is 120 ° taken together.
  • the tubular body 6 has a length of approximately 86 mm, an outer diameter of approximately 7.4 mm and an inner diameter of approximately 6 mm.
  • the stopper 7 with its total length L of approximately 9 mm is provided with an axially extending bore with a diameter d 1 of approximately 3.1 mm.
  • the conical part 13 has a largest inner diameter d2 of about 5 mm, which corresponds to an opening angle ⁇ of 24 °.
  • the outer diameter d3 of the plug 7 is equal to the inner diameter of the tubular body 6.
  • the depth T of the pockets is approximately 5.5 mm, the transition from the inner flank of the pocket 14 to the outer diameter d3 of the closure part 7 expediently at an angle ⁇ of 45 ° is executed.
  • the thickness D of the pockets 14 is dependent on the outer diameter d3 of the plug 7 and the largest diameter d2 of the conical part 12. In the present embodiment of a 150 W lamp, the thickness D of the pocket 14 is approximately 0.4 mm.
  • Figures 5a to 5d show different parameters of a 150 W sodium high pressure discharge lamp during its burning time.
  • the electrical power P L (FIG. 5a) of the lamp 1 moves during its 9000 burning hours in a very narrow range of only about 5 W deviation from the nominal power.
  • the operating voltage U L (FIG. 5b) shows only a slight increase of approx. 5 V during this time, starting from approx. 100 V for a lamp burned in for approx. 100 hours.
  • At the luminous flux ⁇ (Fig. 5c) there are no changes during the entire burning time of 9000 h tion measurable; it is constantly around 15,000 lm.
  • the luminous efficacy ⁇ (FIG. 5d) of approx. 100 lm / W can also be classified as extremely low with a decrease of approx. 4% over the entire burning time of the lamp.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

Die Einschmelzung eines Entladungsgefäßes (4) einer Natriumhochdruckentladungslampe enthält einen Stopfen (7) aus Keramik, der in das Ende des Entladungsgefäßes (4) eingesintert ist. Der Stopfen (7) besteht aus einem zylindrischen Teil (12) und einem konischen Teil (13). Der Konus ist der Elektrode (10, 11) zugewandt und erstreckt sich bis zur Elektrodenwendel (11). An der äußeren Mantelfläche des konischen Teils (13) sind Taschen (14) angeformt, die durch Stege (15) voneinander getrennt sind und in denen die metallischen Füllsubstanzen elektrisch-isoliert von der Stromzuführung (8) kondensieren. Durch die Konstruktion wird eine verbesserte koaxiale Ausrichtung des Stopfens (7) im Entladungsgefäß (4) bewirkt. Darüber hinaus erfolgt ein verbesserter Wärmeübergang aus dem Rohr (6) in den Stopfen (7), wodurch eine erhöhte coldspot-Temperatur erzielt wird. Das Entladungsgefäß wird dadurch geeignet für farbverbesserte Lampen sowie für "plug-in"-Typen. Auch hinsichtlich der Erschütterungsfestigkeit der Lampen wird eine Verbesserung erzielt.

Description

  • Die im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschriebene Konstruktion einer Gefäßeinschmelzung ist insbeson­dere für Natriumhochdruckentladungslampen vorgesehen.
  • Natriumhochdruckentladungslampen werden fast ausnahms­los als gesättigte Entladungslampen betrieben: während des Betriebs ist nur ein Teil der Metallfüllung, im Normalfall Quecksilber und Natrium, verdampft, während der Rest als flüssiges Amalgam an einer oder mehreren Stellen, den sogenannten "cold spots", kondensiert ist. Hierdurch bedingt ist im Vergleich zur ungesättigten Entladungslampe (Quecksilberhochdrucklampe) eine we­sentlich stärkere Abhängigkeit der Brennspannung von den Betriebsbedingungen wie z.B. der Umgebungstempera­tur oder der Versorgungsspannung gegeben, da wegen des flüssigen Amalgams, dem Bodenkörper, Änderungen der coldspot-Temperatur durch Kondensation bzw. Verdampfen unmittelbar auf die Metalldampfdichte und damit auf die Brennspannung rückwirken. Die Brennspannung be­stimmt ihrerseits beim üblichen Drosselbetrieb die Lampenleistung, und bewirkt damit eine positive Rück­kopplung auf die coldspot-Temperatur. Beim Betrieb der Lampe an einem "constant-wattage"-Vorschaltgerät wür­de diese positive Rückkopplung entfallen und ledig­lich die Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ver­bleiben.
  • Wegen der starken Abhängigkeit der Brennspannung von den Betriebsbedingungen bei den gesättigten Natrium­hochdrucklampen wären ungesättigte Lampen zu bevor­zugen. Vereinzelt sind auch schon Natriumhochdruck­lampen auf dem Markt aufgetaucht, bei denen die Natriumaufzehrung soweit reduziert wurde, daß sie eine ausreichende Lebensdauer ohne Bodenkörper errei­chen. Bei den heute üblichen Materialien und Herstell­techniken für Entladungsgefäße ist die Natriumaufzeh­rung aber noch zu groß, als daß auf die Pufferung durch den Bodenkörper verzichtet werden könnte. Da das Quecksilber praktisch nicht aus der Lampe ver­schwindet, verursacht die Natriumaufzehrung eine stän­dige Verschiebung des Na/Hg-Verhältnisses zum Queck­silber hin. Diese Verschiebung ist besonders groß, wenn der gesamte Amalgamvorrat verdampft ist, und ver­ringert sich bei Vorhandensein von Bodenkörper, aus dem Natrium in die Gasphase nachgeliefert werden kann. Auf diese Weise läßt sich bei einer gegebenen Natrium­verlustrate der von der Veränderung des Molverhält­nisses herrührende Teil des Brennspannungsanstiegs be­liebig verringern, wenn der Natriumvorrat im Bodenkör­per entsprechend erhöht wird.
  • Bezüglich der Unterbringung dieses Kondensats im Ent­ladungsrohr gibt es zwei unterschiedliche Lösungen: Die eine Lösung stellt einen coldspot außerhalb des Keramikrohrs, typisch im Pumprohr, bereit (z.B. US-PS 3 723 784). Dieses erhält dadurch den Charakter eines "Appendix," bei dem durch sorgfältige Formgebung eine möglichst reproduzierbare coldspot-Temperatur angestrebt wird. Bei dieser Konstruktion kondensiert das Amalgam an einer Stelle außerhalb einer das Keramik­rohr einhüllenden Fläche. Deshalb kann man das Konden­sat bei dieser Konstruktion als "Außenamalgam" be­zeichnen. Die andere Lösung verzichtet auf den Auf­wand für den Appendix und sieht für das Amalgam ei­nen Platz innerhalb des Keramikrohrs im Bereich hin­ter den Elektroden vor. Es befindet sich hier inner­halb der das Keramikrohr einhüllenden Fläche; deshalb kann man das Kondensat bei dieser Lage als "Innen­amalgam" bezeichnen.
  • Bei den üblichen Entladungsgefäß-Konstruktionen für "Innenamalgam" wird das Rohr durch einen eingesinter­ten oder mit Glaslot eingelöteten zylindrischen Ke­ramikstopfen mit glatter innerer Stirnfläche abge­schlossen. Zentral im Stopfen wird mittels einer Niob­rohr- oder Niobdrahtdurchführung die leitende Ver­bindung zur Elektrode hergestellt (DE-OS 28 14 411). In dieser Konstruktion läßt sich in den am Rohrende vorhandenen Hohlkehlen nur eine relativ geringe Kon­densatmenge durch Kapillarkräfte erschütterungssicher binden. Die zur Pufferung des Na-Verlustes während der Lebensdauer vorgesehene Amalgammenge ist in der Regel größer und verursacht die Anfälligkeit dieser Konstruktion gegenüber mechanischen Erschütterun­gen.
  • Konstruktionen für "Innenamalgam" sind recht abhän­gig vom Ort des Bogenansatzes auf der Elektrode. Die­se unerwünschte Abhängigkeit läßt sich reduzieren, wenn die Sichtverbindung zwischen Elektrode und Amalgam unterbrochen wird (EP-PS 074 188). Außerdem hat sich in bezug auf die Änderung der coldspot-­ Temperatur während der Lebensdauer als besonders schädlich herausgestellt, wenn der Entladungsbogen beim Zünden am Kondensat ansetzen kann. Dies kann zum Verspritzen des Amalgams in Elektrodennähe, zu längerem ständig wiederholten Bogenansatz am Amal­gam, insbesondere an dessen vorderen Rand, und zum teilweisen Halbwellenbetrieb beim Zünden führen. Abgesehen von der mechanischen Anfälligkeit des Hohl­kehlenbereichs, die bei häufigem Bogenansatz am Amal­gam während der Lebensdauer Sprünge im Übergangsge­biet vom Stopfen zum Keramikrohr verursachen kann, verursacht dieser Prozeß eine starke Schwärzung in Elektrodennähe. Diese bewirkt ihrerseits eine starke Anhebung der coldspot-Temperatur mit entsprechender Brennspannungserhöhung. Mit einer Konstruktion ent­sprechend EP-PS 074 188 wird das Ziel der Potential­trennung erreicht, während die Unterbrechung der Sichtverbindung zwischen der Elektrode und dem Amal­gam nur zum Teil wirksam wird. Des weiteren erscheint diese Lampe hinsichtlich der Erschütterungsempfind­lichkeit weniger geeignet, da die umlaufende Ringnut einen relativ großen Querschnitt aufweist.
  • Neben den vorstehend diskutierten Eigenschaften einer Entladungsgefäßkonstruktion für "Innenamalgam" sind auch die Einflüsse auf die coldspot-Temperatur wichtig. Die Untersuchung dieses Einflusses ist aus nachstehenden Gründen in den Vordergrund gerückt:
    - Bei Lampen, die zur Verbesserung ihres Brenndauer­verhaltens unterlastet betrieben werden, d.h. bei denen die Wandbelastung herabgesetzt werden soll, insbesondere durch Vergrößerung des Innendurchmes­sers kann es schwierig werden, ohne zusätzliche Wärmestaumaßnahmen auf die erforderliche Brennspannung zu kommen.
    - Bei den Natriumhochdrucklampen mit weniger als 50 W wird es bei den üblichen Rohrkonstruktionen mit abnehmender Leistung zunehmend schwierig, die erforderliche coldspot-Temperatur zu erreichen. Deshalb besteht auch hier ein Interesse an einer modifizierten Rohrkonstruktion, mit der sich eine höhere coldspot-Temperatur einstellen läßt.
    - Für farbverbesserte Lampen wird bei verkürzter Län­ge und vergrößertem Durchmesser ein wesentlich höhe­rer Dampfdruck und damit eine deutlich höhere cold­spot-Temperatur als beim entsprechenden Standardtyp benötigt. Es ist heute üblich, diese Temperaturer­höhung mit Hilfe von Wärmestaumanschetten zu bewir­ken.
    - Ähnliche Gesichtspunkte gelten für die sogenannten "plug-in"-Typen, also Natriumhochdrucklampen die gegen gleichartige Quecksilberhochdrucklampen ohne Veränderung der Beschaltung ausgetauscht werden können. Bei diesen "plug-in"-Typen ist heute die Anbringung von Wärmemanschetten üblich.
  • Das einfachste Mittel zur Beeinflussung der coldspot-­Temperatur besteht in einer Änderung des Abstands zwischen Kernstiftspitze und Stopfen. Den Möglichkei­ten der Temperaturerhöhung durch Verkürzung dieses Ab­stands sind jedoch geometrische Grenzen gesetzt, wenn das hintere Ende der Elektrodenwendel an das Ende des Niobstromdurchführungselements anstößt. Höhere cold­spot-Temperaturen bei unveränderter Keramikrohrkon­struktion lassen sich dann nur noch durch äußere Wärmestaumaßnahmen insbesondere Wärmestaumanschet­ten, wie sie zum Beispiel in der US-PS 3 723 784 be­schrieben sind, erreichen. Da die Montage derartiger Wärmestaumanschetten aufwendig ist, besteht ein er­hebliches Interesse an einer Stopfenkonstruktion, bei welcher die coldspot-Temperatur gegenüber den her­kömmlichen Stopfenkonstruktionen erhöht ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine ver­besserte Ausgestaltung des Stopfenbereichs bei Natriumhochdruckentladungslampen zu schaffen, bei dem das Amalgamdepot als "Innenamalgam" angelegt ist. Insbesondere soll die erschütterungsunempfindliche Unterbringung einer hinreichend großen Amalgammenge auf möglichst einfache Weise und an einem Ort berück­sichtigt werden, der vor dem Bogensatz sicher ge­schützt ist und an dem die Unterbrechung der Sicht­verbindung zwischen Elektrode und Analgamdepot voll wirksam wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Erhöhung der coldspot-Temperatur gegenüber der Temperatur, die sich bei den Entladungsgefäßkon­struktionen nach dem Stand der Technik für "Innen­amalgam" erreichen lässt wobei mit Hinblick auf die oben angezogenen Anwendungsfälle auf zusätzliche äußere Wärmestaumaßnahmen verzichtet werden soll.
  • Diese Aufgaben werden mit einer Gestaltung des Stop­fens nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Danach sind über den Umfang des Stopfens Ta­schen verteilt, die durch einzelne Stege voneinander getrennt sind. Diese Stege haben eine mehrfache Funktion:
  • Sie stützen gleichmäßig über den Umfang verteilt das Rohr gegen den Stopfen ab. Würde man sie fortlas­sen, entsprechend einem Stopfen mit umlaufender Ringnut, so würde der der Entladung zugewandte Teil der Ringnut sich verengen, da zur Erzielung einer vakuumdichten Sinterverbindung zwischen Rohr und Stopfen die Schwindung des Rohrs immer größer als die Schwindung des Stopfens gehalten wird. Bei Unterschreiten einer kriti­schen Nutdicke (ca. 0,3 mm) wird es wahrscheinlicher, daß das Amalgam am Eintrittsspalt der Nut kondensiert, statt wie gewünscht an dessen Ende. Eine Kondensation am Ende führt sukzessiv zur vollständigen Füllung der Taschen und damit zu optimaler Nutzung des zur Verfügung stehenden Speichervolumens. Weiterhin bewirken die Stege im Vergleich zu einem Stopfen mit Ringnut eine wesent­lich bessere koaxiale Ausrichtung des Stopfens, da die volle Stopfenlänge zur Ausrichtung ausgenutzt wird, und nicht nur das vergleichsweise kurze Stopfenstück hinter der Nut. Damit wird die Gefahr einer einseitigen Unter­schreitung der kritischen Nutdicke durch nichtkoaxiale Stopfenlage deutlich verringert.
  • Ein Teil der dem Stopfen zugeführten Wärme stammt aus dem Keramikrohr. Der Wärmeübergang aus dem Rohr in den Stopfen wird durch die mit dem Rohr versinterten Stege verbessert. Damit wird die coldspot-Temperatur eines Taschenstopfens im Vergleich zu einem Stopfen mit Ringnut erhöht. Durch die Stege entstehen zusätzliche Hohlkehlen zur mechanischen Fixierung des Amalgams durch die Kapillarkräfte. Auch in dieser Hinsicht bietet ein Taschenstopfen Vorteile gegenüber einem Stopfen mit Ringnut.
  • Bei einer Gestaltung der Taschen nach den Ansprüchen 3 bis 5 lassen sich die zuvor beschriebenen Aufgaben sicher erfüllen. Um eine möglichst hohe Erschütterungs­unempfindlichkeit der Lampe zu gewährleisten ist die Tiefe der Taschen vorteilhaft hinreichend groß zu wäh­len, um die als Puffervorrat erforderlichen 20 bis 30 mg Amalgam unterzubringen.
  • Bei geeigneter Wahl der Stopfenhöhe ist es auch möglich, die gewünschte Erhöhung der coldspot-Temperatur einzu­stellen. Es zeigt sich aber, daß diesem Vorgehen Gren­zen gesetzt sind. Oberhalb einer kritischen Füllhöhe der Taschen entsteht ein neuer coldspot hinter den Elektroden und das Amalgam beginnt nahe der Niobdurch­führung in der Stopfenbohrung zu kondensieren. Damit wäre eine wesentliche Forderung verletzt, nämlich die sichere galvanische Trennung zwischen der Elektrode und dem Amalgam. Tatsächlich zeigen derartige Lampen wieder das unerwünschte Zündverhalten mit Bogenansatz am Amal­gam. Als Gegenmaßnahme werden deshalb erfindungsgemäß die Taschenstopfen, die für erhöhte coldspot-Temperatur ausgelegt sind, mit konisch aufgeweiteter Bohrung aus­geführt. Durch die konische Aufweitung wird eine ver­besserte Wärmeeinstrahlung aus der Entladung am durch­führungsseitigen Ende der Stopfenbohrung erreicht. Die Größe dieser Temperaturerhöhung bestimmt die insgesamt mögliche Anhebung der coldspot-Temperatur. Um einen möglichst großen Effekt zu erzielen, ist der größt­mögliche Öffnungswinkel zu wählen. Dieser ergibt sich aus der Mindestwanddicke zwischen der Tasche und der maximalen Konusöffnung (d₃ - d₂) : 2 - D.
  • Die weitere Ausgestaltung des Stopfens ergibt sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von fünf Figuren und einem praktischen Ausführungsbeispiel näher er­läutert. Es zeigen
    • Figur 1 eine Natriumhochdruckentladungslampe in sche­matischer Darstellung
    • Figur 2 einen Schnitt durch eine Einschmelzung eines Entladungsgefäßes
    • Figur 3 einen Schnitt durch einen Stopfen in der Seitenansicht
    • Figur 4 den Stopfen der Figur 3 in der Draufsicht
    • Figur 5 den Verlauf nachfolgend aufgeführter Parameter einer erfindungsgemäßen Lampe während der Brenndauer:
      • a) elektrische Leistungsaufnahme PL
      • b) Brennspannung UL
      • c) Lichtstrom φ
      • d) Lichtausbeute η
  • In Figur 1 ist eine Natriumhochdruckentladungslampe 1 von 150 W dargestellt. Innerhalb des Außenkolbens 2, an dem ein Sockel 3 zum Anschluß einer Versorgungs­spannung befestigt ist, ist das Entladungsgefäß 4 aus polykristalliner Aluminiumoxidkeramik gehaltert. Zur Verbesserung des das Entladungsgefäß 4 umgebenden Vakuums sind innerhalb des Außenkolbens 2 zwei Getter­ringe 5 montiert.
  • Die Konstruktion der Einschmelzung des Entladungsge­fäßes 4 ist in der Figur 2 im Detail dargestellt. In das Ende eines rohrförmigen Körpers 6 aus Aluminiumoxid­ keramik ist ein ebenfalls aus Aluminiumoxidkeramik bestehender Stopfen 7 gasdicht eingesintert. Der Stopfen 7 weist eine axial verlaufende Bohrung auf, in die eine Stromzuführung 8 aus Niob mittels eines handelsüblichen Glaslotes (nicht dargestellt) gasdicht eingeschmolzen ist. Mittels einer Titanlötung 9 ist die Elektrode, bestehend aus Elektrodenstift 10 und der Elektroden­wendel 11, in der Stromzuführung 8 befestigt. Das andere, hier nicht dargestellte Ende des Entladungs­gefäßes 4 ist im wesentlichen auf die gleiche Weise aufgebaut.
  • Unter Hinzunahme der Figuren 3 und 4, in denen der Stopfen 7 allein dargestellt ist, wird nunmehr auf dessen speziellen Aufbau eingegangen. Der Stopfen 7 besteht aus einem zylindrischen Teil 12 und einem etwa gleich langen konischen Teil 13. Die Länge L des Stopfens 7 ist so ausgeführt, daß sich dessen dem Entladungsraum zugewandter konischer Teil 13 über den der Entladung abgewandten Teil der Elektrodenwendel 11 hinaus erstreckt, wobei die sich konisch erweiternde Bohrung dem Elektrodenstift 10 und der Elektrodenwendel 11 zugewandt ist. Zum Betrieb der Lampe ist es besonders vorteilhaft wenn der Öffnungswinkel β des konischen Teils 13 möglichst groß ist. An seiner äußeren, dem Elektrodenstift 10 und der Elektrodenwendel 11 abge­wandten Mantelfläche ist der Stopfen 7 erfindungsgemäß mit drei kreisringsegmentförmigen Taschen 14 versehen, die an dessen Umfang gleichmäßig verteilt sind. Die Taschen 14 werden durch Stege 15 begrenzt, wobei die Taschen 14 und die Stege 15 jeweils gleich groß sind, d.h. der Segmentwinkel α einer Tasche 14 und eines Steges 15 beträgt zusammengenommen 120°.
  • Am Beispiel einer 150 W-Natriumhochdruckentladungs­lampe werden nachfolgend die Abmessungen einer erfindungsgemäßen Einschmelzung angegeben:
  • Der rohrförmige Körper 6 weist eine Länge von ca. 86 mm, einen Außendurchmesser von ca. 7,4 mm und einen Innen­durchmesser von ca. 6 mm auf. Der Stopfen 7 mit seiner Gesamtlänge L von ca. 9 mm ist mit einer axial ver­laufenden Bohrung mit einem Durchmesser d₁ von ca. 3,1 mm versehen. Der konische Teil 13 besitzt einen größten Innendurchmesser d₂ von ca. 5 mm, das entspricht einem Öffnungswinkel β von 24°. Der Außendurchmesser d₃ des Stopfens 7 ist gleich dem Innendurchmesser des rohrförmigen Körpers 6. Die Tiefe T der Taschen beträgt ca. 5,5 mm, wobei der Übergang von der Innenflanke der Tasche 14 zum Außendurchmesser d₃ des Verschlußteils 7 zweckmäßigerweise in einem Winkel ξ von 45° ausgeführt ist. Die Dicke D der Taschen 14 ist abhängig vom Außendurchmesser d₃ des Stopfens 7 sowie vom größten Durchmesser d₂ des konischen Teils 12. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einer 150 W-Lampe beträgt die Dicke D der Tasche 14 ca. 0,4 mm.
  • Die Figuren 5a bis 5d zeigen unterschiedliche Para­meter einer 150 W-Natriumhochdruckentladungslampe wäh­rend ihrer Brenndauer. Die elektrische Leistung PL (Fig. 5a) der Lampe 1 bewegt sich während ihrer 9000 Brennstunden in einem sehr engen Bereich von nur ca. 5 W Abweichung von der Nennleistung. Die Brennspan­nung UL (Fig. 5b) weist während dieser Zeit nur einen geringen Anstieg von ca. 5 V aus, ausgehend von ca. 100 V bei einer mit ca. 100 Stunden eingebrannten Lampe. Beim Lichtstrom φ (Fig. 5c) ist während der gesamten Brenndauer von 9000 h gleichsam keine Verände­ rung meßbar; er beträgt konstant ca. 15.000 lm. Auch die Lichtausbeute η (Fig. 5d) von ca. 100 lm/W ist mit ca. 4 % Abfall verteilt über die gesamte Brenndauer der Lampe als äußerst gering einzustufen.

Claims (8)

1. Hochdruckentladungslampe mit einem rohrförmigen Entladungsgefäß (4) aus Keramik, dessen jeweilige Enden mit einem Stopfen (7) aus Keramik versehen sind, durch den eine Stromzuführung (8) gasdicht geführt ist, die eine Elektrode haltert, die aus einem Elektro­denstab (10) und einer Elektrodenwendel (11) besteht, wobei der Stopfen (7) die Elektrode im wesentlichen konzentrisch umgebend sich mindestens bis zum der Entla­dung abgewandten Ende der Elektrodenwendel (11) erstreckt und an der den Elektrodenstab (10) abgewandten Mantelfläche über einen Teil seiner Gesamtlänge (L) eine zum Entladungsraum offene Ringnut (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut durch mindestens zwei Stege (15) unterbrochen ist, wodurch diese in eine gleiche Anzahl von Taschen (14) unterteilt wird, die parallel zur Längsachse des Entladungsgefäßes (4) gesehen einen kreissegmentähnlichen Querschnitt auf­weisen.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (15) entlang der Mantelfläche des Stopfens (7) einen gleichen Abstand voneinander aufweisen wodurch auch die Taschen (14) untereinander gleich groß sind.
3. Lampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (T) der Taschen (14) in einem Bereich liegt, der durch die Beziehung 0,3 L ≦ T ≦ 0,8 L aus­gedrückt ist, wobei L die Gesamtlänge des Stopfens (7) ist.
4. Lampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­net, daß die Dicke (D) der Taschen (14) in einem Bereich liegt, der durch die Beziehung 0,3 mm ≦ D ≦ (d₃ - d₁) : 4 ausgedrückt ist, wobei d₁ der Innendurchmesser und d₃ der Außendurchmesser des Stopfens (7) ist.
5. Lampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit, die sich aus der Summe einer Tasche (14) und eines Steges (15) ergibt, einen Winkel von 90° bis 120° umschließt, wobei die Breite (B) eines Steges (15) im Bereich von 0,5 mm bis 1,0 mm liegt.
6. Lampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (7) mit vorzugsweise drei Taschen (14) versehen ist.
7. Lampe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (7) entlang seiner Längsachse in einen zylindrischen Teil (12) und einen konischen Teil (13) aufgeteilt ist, wobei der zylindrische Teil (12) für die gasdichte Verbindung mit der Stromzuführung (8) vorgesehen ist.
8. Lampe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der sich vergrößernde Durchmesser des konischen Teils (13) der Elektrodenwendel (11) zugewandt ist.
EP89115287A 1988-09-01 1989-08-18 Hochdruckentladungslampe Expired - Lifetime EP0356840B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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