EP0834905B1 - Low power high pressure sodium lamp - Google Patents
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Definitions
- the invention is based on a high-pressure sodium discharge lamp according to the preamble of claim 1.
- high-pressure sodium discharge lamps with a power of at most 100 W and very high xenon pressure.
- lamps have a circular cylindrical discharge vessel of alumina, which is housed in a translucent outer bulb.
- the aim is to operate a high-pressure sodium lamp without a ballast.
- a long disintegration time of the plasma formed from the filling gas is necessary.
- a relatively high xenon pressure and a relatively large inside diameter of the discharge vessel are used, as known per se (see also the abovementioned relevant monograph by DE GROOT / VAN VLIET on page 126 and 154).
- DE GROOT / VAN VLIET p. 155, the self-stabilizing operation of high-pressure sodium lamps has not found any practical application due to problems with ignition and sudden changes in the mains voltage.
- Sodium high-pressure discharge lamp described by way of example has a high power of 400 W and a very large inner diameter of 7.6 mm.
- the xenon cold filling pressure is 260 mb and the pressure ratio p XeK / p NaB is about 3.5. This achieves a rather moderate light output of only 110 lm / W at the high power of 400 W.
- a particularly bohe luminous efficacy in comparison to other high-pressure sodium lamps is neither sought nor achieved.
- FIG. 10.18 of DE GROOT / VAN VLIET page 299), at 400 W power, rather, light outputs of up to 138 lm / W can be achieved.
- a sodium high-pressure lamp which contains sodium and xenon, wherein the Na operating pressure of 50 to 200 Torr is disclosed, corresponding to 67 to 267 mbar.
- the disclosed Xe cold fill pressure is 50 to 1000 Torr, corresponding to 67 to 1333 mbar.
- a metal halide lamp that uses sodium iodide together with xenon as a buffer gas with no mercury is out EP-A 183 247 previously known, wherein the Na partial pressure between 10 and 100 Torr and 13 to 133 mbar and the Xenonkaltglalldruck between 60 and 1000 Torr and 80 to 1333 mbar.
- a conventional metal halide lamp with sodium iodide shows EP-A 374 678 ,
- the low-pressure sodium high-pressure discharge lamp according to the invention has a discharge vessel which contains at least sodium and xenon.
- Low power is understood to mean a lamp power of less than or equal to 100W.
- p NaB is the operating pressure of sodium and p XeK is the cold pressure of the xenon.
- p NaB 20 to 100 mb
- p XeK 1 to 5 bar is selected and if, at the same time, the condition p XeK / p NaB ⁇ 10 is maintained.
- the pressure ratio p XeK / p NaB is between 10 and 30.
- mercury may be added to the lamp filling.
- the xenon pressure exceeds the usual with conventional high pressure sodium discharge lamps with high xenon pressure (for example, the NAV SUPER lamps from. OSRAM) by three to ten times. Compared to these NAV-SUPER lamps, this results in a typically 20% increase in luminous efficacy.
- the surprising behavior of the lamps according to the invention is based on the targeted utilization of a previously not considered by experts in the facts.
- the luminous efficacy of high-pressure sodium lamps to small lamp powers decreases significantly (DE GROOT / VAN VLIET, p 299, see below Fig. 3 ).
- the statement given there that is responsible for this law the fact that at low lamp power, the efficiency of the radiation is lower and the electrode losses are greater than with larger lamp power, but is not correct. Rather, the main reason is that the relative contribution of heat loss in the arc to the lamp power increases with decreasing lamp power. However, this heat loss can be reduced by the low thermal conductivity of xenon when used at sufficiently high pressure as a buffer gas.
- the lamps described here are in contrast to DE-PS 26 00 351 neither intended nor suitable for self-stabilizing operation.
- the xenon operating pressure achieved according to the invention at 8 to 24 bar is also substantially higher than the typical value of 1.8 bar given there.
- the discharge vessel according to the invention preferably has an appendix (initially open niobium tube) through which xenon can be filled at high pressure in a manner known per se and which is closed after the filling process.
- the lamps according to the invention may additionally contain mercury in the filling.
- the increase in the light output is similar for lamps with and without mercury addition.
- a typical mercury-added lamp fill uses an amalgam of 18% by weight Na.
- the inner diameter of the discharge vessel is between 2.5 and 5 mm, in particular at most 4 mm. With these dimensions self-stabilization is excluded from the outset.
- the in DE-PS 26 00 351 given inside diameter are larger by a whole power of ten.
- the discharge vessel is circular cylindrical, but it may also have a different geometry, for example, be bulged in the middle.
- the sodium high-pressure discharge lamps additionally have a capacitive starting aid, for example a wire along the discharge vessel.
- a capacitive starting aid for example a wire along the discharge vessel.
- the lamps of the invention require no preheating.
- the discharge vessels described here are preferably used in circular-cylindrical or elliptical outer pistons.
- sodium high-pressure discharge lamp with a power of 50 W has a discharge vessel 1 made of alumina. It is arranged in a cylindrical outer bulb 2 made of hard glass, which is closed at its first end with a screw base 3 and at its second end with a dome 9. The outer bulb 2 is evacuated.
- the socket-remote first electrode 4 is connected via a tubular niobium feedthrough 5 with appendix 6 to a feed line 7, which is connected to a solid external power supply 8, which leads along the discharge vessel to contact in the screw base 3.
- the second electrode 4 is also connected to a metal wire 15 via a niobium feedthrough 5 (but without the appendix). This is connected via a further conductor 16 to a second contact in the base 3.
- the discharge vessel is equipped with a capacitive starting aid, which is formed by an ignition wire 17 along the discharge vessel.
- the ignition wire 17 is electrically conductively connected to the second electrode 4.
- the lamp is connected, for example via an ignition circuit in the lamp socket to an AC power supply with 220 V.
- the ignition voltage is 4 kV.
- the discharge vessel 2 contains a filling comprising only sodium and xenon.
- the cold pressure of the xenon (p XeK ) is 3 bar
- the operating pressure of the sodium (p NaB ) is 100 mb
- P XeK / p NaB 30.
- This lamp achieves a luminous flux of 5100 lm and a luminous efficacy of 102 lm / W (see FIG. 2 , triangular full measuring point # 1 at 3000 mb xenon cold filling pressure).
- previous 50 W lamps with a xenon cold filling pressure of 300 mb only achieved a luminous flux of 4200 lm, corresponding to a luminous efficacy of 81 lm / W (see FIG. 2 triangular outlined measuring point).
- Fig. 2 is also the light output for other lamps with the usual low xenon pressure of 100 mb (standard) specified. It is about 70 lm / W at 30 mb (see FIG. 2 triangular outlined measuring point).
- Fig. 3 the dependence of the light yield on the lamp power is shown schematically in accordance with DE GROOT / VAN VLIET.
- the value achieved with the above embodiment (102 lm / W at 50 W lamp power) is entered as a diamond-shaped measuring point. He is well above the state of the art.
- a lamp of the same type is operated only with 1 bar xenon pressure and 50 mb sodium pressure.
- p XeK / p NaB 20.
- the luminous efficacy is 95 lm / W (see Fig. 2 , triangular full measuring point # 2 at 1000 mb Xenonkalt Scholldruck) still significantly higher than in the prior art lamps.
- ignition is easier than the first embodiment.
- the ignition voltage is 3 kV.
- the identical 50 W lamp is additionally filled with mercury.
- an amalgam with 18 wt .-% sodium, balance mercury is used.
- a FOURTH embodiment (50 W) with 1 bar xenon cold filling pressure at the same Na / Hg ratio shows a luminous efficacy of 93 lm / W (circular full measuring point # 4 in FIG Fig. 2 ).
- a substantially similar lamp is operated at 63 W power.
- the filling contains 1 bar xenon and 50 mb sodium, but no mercury.
- the pressure ratio p XeK / p NaB 20.
- the luminous efficacy is 98 lm / W.
- This lamp is intended as a direct replacement for high-pressure 125W mercury lamps that have the same luminous flux. It has a power reduction circuit (phase control) and an ignition circuit in the lamp base.
- a discharge vessel having an inner diameter of 3.3 mm and an electrode spacing of 23 mm is filled only with sodium and xenon.
- the pressure ratio p XeK / p NaB 22.2.
- the luminous efficacy is 98 lm / W (see Fig. 3 , diamond-shaped measuring point # 6) and is thus much higher than lamps of this power was previously expected.
- a discharge vessel having an inside diameter of 3.3 mm and an electrode spacing of 36 mm with sodium / mercury amalgam (see above) and xenon filled.
- the pressure ratio p XeK / p NaB 26.7.
- the luminous efficacy is 115 lm / W (see Fig. 3 , diamond-shaped measuring point # 7) and is therefore also significantly higher than was previously expected for lamps of this power.
- a discharge vessel having an inner diameter of 3.7 mm and an electrode spacing of 37 mm is filled with sodium / mercury and xenon.
- the pressure ratio p XeK / p NaB 17.6.
- the luminous efficacy is 108 lm / W
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Natriumhochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a high-pressure sodium discharge lamp according to the preamble of
Es handelt sich dabei insbesondere um Natriumhochdruckentladungslampen mit einer Leistung von höchstens 100 W und sehr hohem Xenondruck. Üblicherweise haben derartige Lampen ein kreiszylindrisches Entladungsgefäß aus Aluminiumoxid, das in einem durchscheinenden Außenkolben untergebracht ist.These are in particular high-pressure sodium discharge lamps with a power of at most 100 W and very high xenon pressure. Typically, such lamps have a circular cylindrical discharge vessel of alumina, which is housed in a translucent outer bulb.
Die Grundzüge des Baus von Natriumhochdruckentladungslampen sind bereits lange bekannt. Ebenso ist es bereits seit langem bekannt, zur Erhöhung der Lichtausbeute bei diesen Lampen Xenon mit relativ hohem Druck zu verwenden. Beispielsweise ist in der einschlägigen Monographie "
Gleichzeitig wird dort auf Seite 299 darauf hingewiesen, daß die Lichtausbeute bei Natriumhochdruckentladungslampen mit fallender Lampenleistung stark abnimmt. Auch bei erhöhtem Xenondruck beträgt sie für 50 W Lampenleistung höchstens 85 lm/W, während bei etwa 400 W Lampenleistung eine Lichtausbeute von ca. 138 lm/W erreicht werden kann.At the same time, it is pointed out on page 299 that the luminous efficacy in high-pressure sodium discharge lamps decreases with decreasing lamp power decreases sharply. Even at elevated xenon pressure, it is at most 85 lm / W for 50 W lamp power, while at approximately 400 W lamp power a light output of approximately 138 lm / W can be achieved.
In der
Die in
Aus der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Natriumhochdruckentladungslampe kleiner Leistung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die eine hohe Lichtausbeute besitzt.It is an object of the present invention to provide a low-pressure sodium high-pressure discharge lamp according to the preamble of
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.This object is solved by the characterizing features of
Die erfindungsgemäße Natriumhochdruckentladungslampe kleiner Leistung weist ein Entladungsgefäß auf, das zumindest Natrium und Xenon enthält. Unter kleiner Leistung wird dabei eine Lampenleistung kleiner gleich 100 W verstanden.The low-pressure sodium high-pressure discharge lamp according to the invention has a discharge vessel which contains at least sodium and xenon. Low power is understood to mean a lamp power of less than or equal to 100W.
Dabei ist pNaB der Betriebsfülldruck des Natriums und pXeK der Kaltfülldruck des Xenons. Überraschenderweise läßt sich bei kleinen Leistungen entgegen der bisherigen Lehrmeinung eine weitere Erhöhung der Lichtausbeute um typisch 20 % erzielen, wenn pNaB = 20 bis 100 mb sowie pXeK = 1 bis 5 bar gewählt wird und wenn außerdem gleichzeitig die Bedingung pXeK / pNaB ≥ 10 eingehalten wird. Vorteilhaft liegt das Druckverhältnis pXeK / pNaB zwischen 10 und 30.Here, p NaB is the operating pressure of sodium and p XeK is the cold pressure of the xenon. Surprisingly, at low powers, contrary to the previous doctrine, a further increase in the luminous efficacy of typically 20% can be achieved if p NaB = 20 to 100 mb and p XeK = 1 to 5 bar is selected and if, at the same time, the condition p XeK / p NaB ≥ 10 is maintained. Advantageously, the pressure ratio p XeK / p NaB is between 10 and 30.
Zur Erhöhung der Brennspannung kann Quecksilber der Lampenfüllung hinzugefügt sein.To increase the burning voltage, mercury may be added to the lamp filling.
Der Xenon-Druck übersteigt die bei bisher bekannten Natriumhochdruckentladungslampen mit hohem Xenondruck (beispielsweise die NAV SUPER-Lampen der Fa. OSRAM) üblichen Werte um das Drei- bis Zehnfache. Dabei ergibt sich gegenüber diesen NAV-SUPER-Lampen eine typisch um 20 % gesteigerte Lichtausbeute.The xenon pressure exceeds the usual with conventional high pressure sodium discharge lamps with high xenon pressure (for example, the NAV SUPER lamps from. OSRAM) by three to ten times. Compared to these NAV-SUPER lamps, this results in a typically 20% increase in luminous efficacy.
Die bereits erwähnte vorbekannte Erhöhung der Lichtausbeute von Natriumhochdrucklampen bei Erhöhung des Xenondrucks (siehe DE GROOT/VAN VLIET, S. 153 und S. 299-300) wird in sog. NAV SUPER-Lampen kommerziell genutzt. Die mit der vorliegenden Erfindung erzielte Lichtausbeute-Erhöhung bei einer weiteren Steigerung des Xenon-Drucks gegenüber den Werten in NAV-SUPER-Lampen ist jedoch unerwartet hoch und war in diesem Ausmaß nicht bekannt. So wird z.B. in DE GROOT/VAN VLIET, S. 300, eine um 10 bis 15 % gegenüber sog. Standardlampen (mit 30 mb Xenonkaltfülldruck) erhöhte Lichtausbeute bei Steigerung des Xenon-Fülldrucks (kalt) auf 200 bis 400 mb beschrieben. Eine weitere Druckerhöhung wird dort wegen der erschwerten Zündung ausgeschlossen.The already mentioned previously known increase in the luminous efficacy of high-pressure sodium lamps with increasing xenon pressure (see DE GROOT / VAN VLIET, p. 153 and p. 299-300) is used commercially in so-called NAV SUPER lamps. The light output increase achieved with the present invention with a further increase in xenon pressure over the However, values in NAV-SUPER lamps are unexpectedly high and were unknown to this extent. For example, in DE GROOT / VAN VLIET, p. 300, a luminous efficacy increased by 10 to 15% compared to so-called standard lamps (with 30 mb xenon cold filling pressure) with increase of the xenon filling pressure (cold) to 200 to 400 mb. A further pressure increase is excluded because of the complicated ignition.
Das überraschende Verhalten der erfindungsgemäßen Lampen basiert auf der gezielten Ausnutzung eines bisher von der Fachwelt nicht berücksichtigten Sachverhalts. Es ist zwar bekannt, daß die Lichtausbeute von Natriumhochdrucklampen zu kleinen Lampenleistungen hin deutlich abnimmt (DE GROOT/VAN VLIET, S. 299; siehe unten
Der sehr hohe Xenon-Druck von mindestens 1 bar (kalt) hat neben der Erhöhung der Lichtausbeute noch weitere Vorteile:
- 1. Durch die geringeren Wärmeverluste kann eine niedrigere Wandtemperatur des Entladungsgefäßes erreicht werden. Dies kann beispielsweise zu einer Verlängerung der Lebensdauer ausgenutzt werden. Alternativ kann das Entladungsgefäß verkleinert werden, so daß die ursprünglich vorhandene Wandtemperatur wieder erreicht wird. Durch die höhere Leistungsdichte erhöht sich dabei die Lichtausbeute noch weiter.
- 2. Der hohe Xenondruck behindert die Diffusion. Dies mindert die Abdampfung von Elektrodenbestandteilen während des Zündvorgangs und reduziert die daraus folgende Schwärzung der Wand des Entladungsgefäßes im Bereich der Elektroden. Dieser Effekt ist qualitativ von NAV SUPER-Lampen her bekannt. Bei sehr hohem Xenon-Druck ist er noch stärker ausgeprägt, wodurch die Lebensdauer weiter vergrößert wird.
- 3. Bei den erfindungsgemäßen Lampen liefert Xenon wegen seines sehr hohen Drucks einen erheblichen Beitrag zur Brennspannung. Dieser Beitrag ist unabhängig von der Temperatur des Entladungsgefäßes, da das Xenon im Gegensatz zu Natrium auch bei Zimmertemperatur gasförmig vorliegt. Dies wirkt stabilisierend gegenüber Schwankungen der Netzspannung oder Fertigungsstreuungen. Im Gegensatz dazu ist bei allen vorbekannten Lampen (beispielsweise gemäß
DE-AS 28 14 882 - 4. Durch den sehr hohen Xenondruck ergibt sich eine besonders niedrige Wiederzündspitze im Betrieb der Lampe. Dies verlängert die Lebensdauer wegen der geringeren Belastung der Elektroden und gibt größere Sicherheit vor Verlöschen bei plötzlichen Netzspannungsschwankungen.
- 5. Xenon bewirkt im Natriumspektrum eine Verbreiterung des Kuppenabstands im spektralen Profil der druckverbreiterten, in ihrer Mitte selbstabsorbierten Natrium-Resonanzlinie (D-Linie). Dieser Effekt ist im Prinzip bekannt (siehe DE GROOT/VAN VLIET, insbes. S. 16a, Plate 1c). Dadurch kann der Natriumdruck bei gleicher Farbtemperatur und Farbwiedergabe erniedrigt werden. Dieser Effekt wirkt sich bei sehr hohem Xenon-
Druck von mindestens 1 bar (kalt) durchgreifend aus. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Natriumdruck im Verhältnis zum Xenondruck besonders bevorzugt so niedrig eingestellt, daß sich ein Kuppenabstand der beiden Flügel der Resonanzlinie von typisch 10 nm, höchstens 12 nm, ergibt. Dabei ist eine wesentliche Voraussetzung, daß das Verhältnis pXeK /pNaB ≥ 10 und pNaB = 20bis 100 mb gewählt wird. Es hat sich herausgestellt, daß unter diesen Bedingungen optimale Lichtausbeuten entstehen. Dagegen liegt bei den inDE-AS 28 14 882 Linie von mindestens 15bis 20 nm vor, da pNaB dort relativ hoch ist (s.o.). Dies läßt sich mit Hilfe der in DE GROOT/VAN VLIET, S. 87, angegebenen Gleichung (3.28) abschätzen.
- 1. Due to the lower heat losses, a lower wall temperature of the discharge vessel can be achieved. This can for example be exploited to extend the life. Alternatively, the discharge vessel can be reduced, so that the original wall temperature is reached again. Due to the higher power density, the light output increases even further.
- 2. The high xenon pressure hinders the diffusion. This reduces the evaporation of electrode components during the ignition process and reduces the consequent blackening of the wall of the discharge vessel in the region of the electrodes. This effect is qualitatively known from NAV SUPER lamps. At very high xenon pressure, it is even more pronounced, which further increases the service life.
- 3. In the lamps according to the invention xenon provides a significant contribution to the burning voltage because of its very high pressure. This contribution is independent of the temperature of the discharge vessel, since the xenon, in contrast to sodium, is also gaseous at room temperature. This has a stabilizing effect on fluctuations in the mains voltage or production spreads. In contrast, in all previously known lamps (for example, according to
DE-AS 28 14 882 - 4. The very high xenon pressure results in a particularly low Wiederzündspitze during operation of the lamp. This extends the life because of the lower load on the electrodes and gives greater security against extinction in case of sudden mains voltage fluctuations.
- 5. Xenon causes in the sodium spectrum broadening of the dome spacing in the spectral profile of the pressure-broadened, in its center self-absorbed sodium resonance line (D-line). This effect is known in principle (see DE GROOT / VAN VLIET, esp. P. 16a, Plate 1c). As a result, the sodium pressure can be lowered at the same color temperature and color rendering. This effect has a dramatic effect at very high xenon pressure of at least 1 bar (cold). In the present invention, the sodium pressure relative to the xenon pressure is more preferably set so low as to give a pitch of the two wings of the resonance line of typically 10 nm, at most 12 nm. An essential prerequisite is that the ratio p XeK / p NaB ≥ 10 and p NaB = 20 to 100 mb is selected. It has been found that optimal light efficiencies result under these conditions. In contrast, lies in the in
DE-AS 28 14 882
Aus den Punkten 3 und 5 ergibt sich eine zusätzliche Rechtfertigung für die Wahl des für die vorliegende Erfindung typischen geringen Betriebsdrucks des Natriumdampfes von 20 bis 100 mb. Dieser niedrige Natriumdruck hat seinerseits mehrere Vorteile:
- 1. Bei
einem Natriumdampfdruck von 20bis 100 mb beträgt die Temperatur des Entladungsgefäßes an der kältesten Stelle (cold spot) nur 840 bis 950 K. Diese kälteste Stelle liegt immer in der Nähe der Einschmelzung. Daher ist die Einschmelzung jetzt typisch um 150 K kälter als bei vorbekannten Lampen (sieheDE-AS 28 14 882 - 2. Die durch Natrium bedingte Korrosion der Wand des Entladungsgefäßes, die bevorzugt in der Mitte des Gefäßes auftritt, wird wegen des niedrigen Natriumpartialdrucks verringert. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche Verbesserung der Lebensdauer.
- 1. At a sodium vapor pressure of 20 to 100 mb, the temperature of the discharge vessel at the coldest point (cold spot) is only 840 to 950 K. This coldest point is always in the vicinity of the meltdown. Therefore, the melting is now typically 150 K colder than in previously known Lamps (see
DE-AS 28 14 882 - 2. The sodium-induced corrosion of the wall of the discharge vessel, which preferably occurs in the center of the vessel, is reduced because of the low sodium partial pressure. This results in an additional improvement in the life.
Dem in
Die hier beschriebenen Lampen sind im Gegensatz zu
Das in
Die erfindungsgemäßen Lampen können insbesondere neben Natrium und Xenon zusätzlich Quecksilber in der Füllung enthalten. Die Erhöhung der Lichtausbeute ist bei Lampen mit und ohne Quecksilberzusatz ähnlich groß.In addition to sodium and xenon, the lamps according to the invention may additionally contain mercury in the filling. The increase in the light output is similar for lamps with and without mercury addition.
Eine typische Lampenfüllung mit Quecksilberzusatz verwendet ein Amalgam mit 18 Gew.-% Na.A typical mercury-added lamp fill uses an amalgam of 18% by weight Na.
Bevorzugt beträgt der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes zwischen 2,5 und 5 mm, insbesondere höchstens 4 mm. Bei diesen Abmessungen ist eine Selbststabilisierung von vornherein ausgeschlossen. Zum Vergleich: die in
Vorteilhaft weisen die Natriumhochdruckentladungslampen zusätzlich eine kapazitive Zündhilfe auf, z.B. ein Draht entlang des Entladungsgefäßes. Im Gegensatz zu
Diese Lampen haben häufig einen Niobrohr-Appendix, wie er beispielsweise in DE GROOT/VAN VLIET auf Seite 251, Fig. 8.30, beschrieben ist.These lamps often have a niobium appendage, as described for example in DE GROOT / VAN VLIET on page 251, Fig. 8.30.
Der Betrieb derartiger Lampen ist an einem konventionellen oder häufig auch an einem elektronischen Vorschaltgerät möglich.The operation of such lamps is possible on a conventional or often also on an electronic ballast.
Die hier beschriebenen Entladungsgefäße werden bevorzugt in kreiszylindrischen oder elliptischen Außenkolben eingesetzt.The discharge vessels described here are preferably used in circular-cylindrical or elliptical outer pistons.
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1- eine Natriumhochdruckentladungslampe
Figur 2- einen Vergleich der Lichtausbeute verschiedener Natrium- hochdrucklampen (mit jeweils einer Leistung von 50 W) mit unterschiedlichem Xenondruck (mit und ohne Hg)
Figur 3- einen Vergleich der Lichtausbeute verschiedener Natrium- hochdrucklampen für unterschiedliche Lampenleistungen und unterschiedlichem Xenondruck
- FIG. 1
- a high pressure sodium discharge lamp
- FIG. 2
- a comparison of the luminous efficacy of various high-pressure sodium lamps (each with a power of 50 W) with different xenon pressure (with and without Hg)
- FIG. 3
- a comparison of the light output of various high-pressure sodium lamps for different lamp powers and different xenon pressure
Die in
Im Entladungsgefäß 1 mit einem Innendurchmesser von 3,3 mm stehen sich zwei Elektroden 4 gegenüber, die einen Elektrodenabstand EA von 30 mm aufweisen. Die sockelferne erste Elektrode 4 ist über eine rohrförmige Niob-Durchführung 5 mit Appendix 6 mit einer Zuleitung 7 verbunden, die an eine massive äußere Stromzuführung 8 angeschlossen ist, die entlang des Entladungsgefäßes zu einem Kontakt im Schraubsockel 3 führt.In the
Die zweite Elektrode 4 ist ebenfalls über eine Niob-Durchführung 5 (jedoch ohne Appendix) mit einem Metalldraht 15 verbunden. Dieser ist über einen weiteren Leiter 16 an einen zweiten Kontakt im Sockel 3 angeschlossen.The
Das Entladungsgefäß ist mit einer kapazitiven Zündhilfe ausgestattet, die durch einen Zünddraht 17 entlang des Entladungsgefäßes gebildet wird. Der Zünddraht 17 ist mit der zweiten Elektrode 4 elektrisch leitend verbunden.The discharge vessel is equipped with a capacitive starting aid, which is formed by an
Die Lampe ist beispielsweise über eine Zündschaltung im Lampensockel an ein Wechselspannungsnetz mit 220 V angeschlossen. Die Zündspannung ist 4 kV.The lamp is connected, for example via an ignition circuit in the lamp socket to an AC power supply with 220 V. The ignition voltage is 4 kV.
Das Entladungsgefäß 2 enthält eine Füllung, die nur Natrium und Xenon umfaßt. Der Kaltfülldruck des Xenons (pXeK ) beträgt 3 bar, der Betriebsfülldruck des Natriums (pNaB ) ist 100 mb, so daß PXeK / pNaB = 30.The
Diese Lampe erreicht einen Lichtstrom von 5100 lm und eine Lichtausbeute von 102 lm/W (siehe
In
In einem ZWEITEN Ausführungsbeispiel wird eine baugleiche Lampe lediglich mit 1 bar Xenondruck und 50 mb Natriumdruck betrieben. Hier ist das Verhältnis pXeK / pNaB = 20. Die Lichtausbeute ist mit 95 lm/W (siehe
Diese beiden Lampen sind besonders für Neuanlagen mit stärkerem Zündgerät geeignet.These two lamps are particularly suitable for new systems with stronger ignitor.
In einem DRITTEN Ausführungsbeispiel ist die baugleiche 50 W-Lampe zusätzlich mit Quecksilber gefüllt. Hierzu wird ein Amalgam mit 18 Gew.-% Natrium, Rest Quecksilber, verwendet. Diese Lampe zeigt eine Lichtausbeute von 105 lm/W (kreisförmiger voller Meßpunkt #3 in
Entsprechend zeigt ein VIERTES Ausführungsbeispiel (50 W) mit 1 bar Xenonkaltfülldruck bei gleichem Na/Hg-Verhältnis eine Lichtausbeute von 93 lm/W (kreisförmiger voller Meßpunkt #4 in
Zum Vergleich sind die entsprechenden Lichtausbeuten von quecksilberhaltigen Natriumlampen mit niedrigerem Xenonkaltfülldruck (Typen SUPER und Standard) ebenfalls angegeben (kreisförmige umrissene Meßpunkte bei 30 bis 300 mb in
In einem FÜNFTEN Ausführungsbeispiel wird eine im wesentlichen ähnliche Lampe mit 63 W Leistung betrieben. Die Füllung enthält 1 bar Xenon und 50 mb Natrium, aber kein Quecksilber. Das Druckverhältnis pXeK / pNaB = 20.In a FIFTH embodiment, a substantially similar lamp is operated at 63 W power. The filling contains 1 bar xenon and 50 mb sodium, but no mercury. The pressure ratio p XeK / p NaB = 20.
Die Lichtausbeute beträgt 98 lm/W. Diese Lampe ist als direkter Ersatz für Quecksilberhochdrucklampen mit 125 W Leistung gedacht, die den gleichen Lichtstrom haben. Sie hat eine Leistungsreduktionsschaltung (Phasenanschnittsteuerung) und eine Zündschaltung im Lampensockel.The luminous efficacy is 98 lm / W. This lamp is intended as a direct replacement for high-pressure 125W mercury lamps that have the same luminous flux. It has a power reduction circuit (phase control) and an ignition circuit in the lamp base.
In einem SECHSTEN Ausführungsbeispiel einer 35 W-Lampe wird ein Entladungsgefäß mit einem Innendurchmesser von 3,3 mm und einem Elektrodenabstand von 23 mm nur mit Natrium und Xenon gefüllt. Der Xenonkaltfülldruck beträgt pXeK = 2 bar, der Natriumbetriebsdruck ist pNaB = 90 mb.In a SIXTH embodiment of a 35 W lamp, a discharge vessel having an inner diameter of 3.3 mm and an electrode spacing of 23 mm is filled only with sodium and xenon. The xenon cold filling pressure is p XeK = 2 bar, the sodium operating pressure is p NaB = 90 mb.
Dementsprechend ist das Druckverhältnis pXeK / pNaB = 22,2. Die Lichtausbeute ist 98 lm/W (siehe
In einem SIEBTEN Ausführungsbeispiel einer 70 W-Lampe wird ein Entladungsgefäß mit einem Innendurchmesser von 3,3 mm und einem Elektrodenabstand von 36 mm mit Natrium/Quecksilber-Amalgam (s.o.) und Xenon gefüllt. Der Xenonkaltfülldruck beträgt pXeK = 2 bar, der Natriumbetriebsdruck ist pNaB = 75 mb. Dementsprechend ist das Druckverhältnis pXeK / pNaB = 26,7. Die Lichtausbeute ist 115 lm/W (siehe
In einem ACHTEN Ausführungsbeispiel einer 70 W-Lampe wird ein Entladungsgefäß mit einem Innendurchmesser von 3,7 mm und einem Elektrodenabstand von 37 mm mit Natrium/Quecksilber und Xenon gefüllt. Der Xenonkaltfülldruck beträgt pXeK = 1,5 bar, der Natriumbetriebsdruck ist pNaB = 85 mb. Dementsprechend ist das Druckverhältnis pXeK / pNaB = 17,6. Die Lichtausbeute ist 108 lm/WIn an EIGHT embodiment of a 70 W lamp, a discharge vessel having an inner diameter of 3.7 mm and an electrode spacing of 37 mm is filled with sodium / mercury and xenon. The xenon cold filling pressure is p XeK = 1.5 bar, the sodium operating pressure is p NaB = 85 mb. Accordingly, the pressure ratio p XeK / p NaB = 17.6. The luminous efficacy is 108 lm / W
Claims (9)
- Low-power high-pressure sodium discharge lamp having a discharge vessel (1) which contains sodium and xenon, pNaB being the operating filling pressure of the sodium and pXeK being the cold filling pressure of the xenon, characterized in that the lamp is constructed in such a way that the lamp power is less than or equal to 100 W and that:
- High-pressure sodium discharge lamp according to Claim 1, characterized in that pXeK/pNaB ≤ 30.
- High-pressure sodium discharge lamp according to Claim 1, characterized in that pXeK ≤ 3 bars.
- High-pressure sodium discharge lamp according to Claim 1, characterized in that the discharge vessel (1) is a circular cylinder.
- High-pressure sodium discharge lamp according to Claim 6, characterized in that the inside diameter of the discharge vessel (1) is between 2.5 and 5 mm.
- High-pressure sodium discharge lamp according to Claim 7, characterized in that the inside diameter is at most 4 mm.
- High-pressure sodium discharge lamp according to Claim 1, characterized in that the lamp additionally contains a capacitive starting aid (17).
- High-pressure sodium discharge lamp according to Claim 1, characterized in that during operation the peak spacing of the two wings of the sodium D-line is at most
- High-pressure sodium discharge lamp according to Claim 1, characterized in that the filling additionally contains mercury.
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