FR2703826A3

FR2703826A3 - High-pressure discharge lamp

Info

Publication number: FR2703826A3
Application number: FR9403776A
Authority: FR
Inventors: Melis Gustaaf; Dijk Van Gerardus
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1994-10-14
Also published as: DE9313678U1

Abstract

The high-pressure discharge lamp has a discharge vessel (1) whose filling contains sodium iodide, which is mounted in an outer bulb (10) only at one end. The long current conductor (12) extending along the discharge vessel is surrounded by a ceramic tube (15) in order to counteract the disappearance of sodium. In the lamp according to the invention, in which the ceramic tube (15) is surrounded with freedom of rotation by a ceramic sleeve (16), a substantially reduced sodium loss is obtained. This allows the manufacture of a compact lamp.

Description

"Lampe à décharge à haute pression'."High pressure discharge lamp".

L'invention concerne une lampe à décharge à haute pression comportant:
un récipient à décharge en verre de quartz fermé de façon étanche au vide comportant des électrodes mutuellement opposées et un remplissage ionisable renfermant de l'halogénure de sodium,
une ampoule extérieure fermée de façon étanche au vide comportant un queusot fermé et une fermeture par laquelle entrent des conducteurs de courant reliés électriquement à une électrode correspondante,
un des conducteurs de courant s'étendant à côté. du récipient à décharge où il est enveloppé d'un tuyau céramique.The invention relates to a high-pressure discharge lamp comprising:
a vacuum-sealed quartz glass discharge vessel having mutually opposed electrodes and an ionizable fill containing sodium halide,
a vacuum-sealed outer envelope having a closed exhaust and a closure through which current conductors electrically connected to a corresponding electrode,
one of the current conductors lying next to it. of the discharge vessel where it is wrapped with a ceramic pipe.

Une telle lampe à décharge à haute pression est connue du document
DE 16 39 084 C3.Such a high-pressure discharge lamp is known from the document
DE 16 39 084 C3.

Dans ce cas, le tuyau céramique est destiné à contrecarrer la disparition de sodium du récipient à décharge. Le tuyau empêche au rayonnement ultraviolet provenant de la décharge, de détacher des électrons du conducteur de courant s'étendant suivant le récipient à décharge, lesdits électrons pouvant s'attacher au récipient à décharge. Du fait de la présence de la charge électrique sur le récipient à décharge des ions de sodium pourraient être tirés à travers la paroi dudit récipient. La coordonnée x du point de couleur de la lumière engendrée serait diminuée provoquant ainsi des différences de couleur entre les lampes. En outre, la tension aux bornes de la lampe et la tension à laquelle la lampe est réamorcée après un passage à zéro deviendraient trop élevées de sorte que la lampe s'éteindrait. In this case, the ceramic pipe is intended to counteract the disappearance of sodium from the discharge vessel. The pipe prevents ultraviolet radiation from the discharge, detaching electrons from the current conductor extending along the discharge vessel, which electrons can attach to the discharge vessel. Due to the presence of the electrical charge on the sodium ion discharge vessel could be pulled through the wall of said vessel. The x-coordinate of the color point of the generated light would be diminished thereby causing color differences between the lamps. In addition, the voltage across the lamp and the voltage at which the lamp is rebooted after zeroing would become too high so that the lamp would go out.

Le tuyau céramique retarde la disparition de sodium sans toutefois l'empeher. The ceramic pipe retards the disappearance of sodium without impeding it.

Du document EP O 446 462 A2 on connaît une lampe à décharge à haute pression similaire dans laquelle le tuyau céramique enveloppant un premier conducteur de courant présente des cloisons s'étendant radialement pour relier le tuyau de façon distante à une paroi extérieure. Un conducteur dans lequel ne circule aucun courant et qui est relié électriquement au deuxième conducteur de courant, est disposé entre le tuyau et la paroi extérieure. Le conducteur est supposé réduire Influence du champ électrique du premier conducteur de courant sur la disparition de sodium. EP 0 446 462 A2 discloses a similar high-pressure discharge lamp in which the ceramic pipe surrounding a first current conductor has radially extending partitions for connecting the pipe remotely to an outer wall. A conductor in which no current flows and which is electrically connected to the second current conductor, is disposed between the pipe and the outer wall. The driver is supposed to reduce the influence of the electric field of the first current conductor on the disappearance of sodium.

Cependant, on a constaté qu'une lampe d'une telle construction perd beaucoup de sodium en peu de temps. Après 500 heures de fonctionnement seulement, les essais étaient terminés du fait de la tension fortement accrue aux bornes des lampes. However, it has been found that a lamp of such a construction loses a lot of sodium in a short time. After only 500 hours of operation, the tests were completed because of the greatly increased voltage across the lamps.

L'invention vise à fournir une lampe à décharge à haute pression du type défini dans le préambule dont la construction contrarie de façon plus efficace la disparition de sodium du récipient à décharge. The object of the invention is to provide a high-pressure discharge lamp of the type defined in the preamble, the construction of which more effectively counteracts the disappearance of sodium from the discharge vessel.

Conformément à l'invention ce but est atteint du fait qu'un manchon céramique entoure le tuyau céramique de façon libre en rotation. According to the invention this object is achieved by the fact that a ceramic sleeve surrounds the ceramic tube freely in rotation.

fi s'est avéré que cette mesure simple prise dans la lampe conforme à l'invention, est très efficace. Même après 6000 heures de fonctionnement, on ne pouvait pas observer de signes clairs trahissant une disparition de sodium. I1 est remarquable, que l'utilisation d'un tuyau céramique présentant une épaisseur qui est égale à la somme de l'épaisseur du tuyau céramique et du manchon céramique utilisés dans un mode de réalisation conforme à l'invention, n'a guère d'effet. It has been found that this simple measurement taken in the lamp according to the invention is very effective. Even after 6000 hours of operation, there were no clear signs of sodium disappearance. It is remarkable that the use of a ceramic pipe having a thickness which is equal to the sum of the thickness of the ceramic pipe and the ceramic sleeve used in an embodiment according to the invention hardly 'effect.

On ne comprend toujours pas quel est le mécanisme provoquant l'amélioration très sensible de la durée de vie de la lampe. fi est d'autant plus surprenant de constater que les résultats mentionnés sont atteints avec une ampoule extérieure mise sous vide.We still do not understand what is the mechanism causing the very significant improvement in the life of the lamp. It is all the more surprising to note that the results mentioned are attained with an external envelope placed under vacuum.

Conformément au document EP O 446 462 mentionné plus haut, il serait désirable que l'ampoule extérieure contienne un remplissage de gaz pour réduire la longueur de trajet libre des photoélectrons.In accordance with the aforementioned EP 0 446 462 it would be desirable for the outer bulb to contain a gas fill to reduce the free path length of the photoelectrons.

La mesure très efficace destinée à éviter des pertes de sodium de la décharge permet de construire une lampe compacte. Cela présente l'avantage d'un grand degré de liberté au projeteur d'un boîtier ou d'un luminaire pour la lampe. The highly effective measurement to prevent sodium loss from the discharge allows to build a compact lamp. This has the advantage of a large degree of freedom to the designer of a housing or a fixture for the lamp.

Le caractère compact de la lampe est amelioré par une mesure simple prise dans un mode de réalisation dans lequel vis-à-vis de la fermeture l'ampoule extérieure présente une boursouflure qui va en se rétrécissant et dans laquelle s'appuie un conducteur électrique qui est relié à une électrode. fi est avantageux de réaliser une boursouflure dans un tube fermé à l'une de ses extrémités, ledit tube étant utilisé pour la formation ultérieure de l'ampoule extérieure. L'extrémité fermée est chauffée et ensuite boursouflée.La boursouflure offre un siège au conducteur, de ce fait le récipient à décharge est maintenu dans sa position centrale, l'ampoule extérieure peut entourer étroitement le récipient de décharge et donc présenter un diamètre plus petit sans risque de cassure de l'ampoule extérieure ou du récipient à décharge lorsqu'on heurte la lampe, ou en cas de vibrations. The compactness of the lamp is improved by a simple measurement taken in one embodiment in which the outer bulb has a shrinking puffer around the closure and in which an electrical conductor is supported which is connected to an electrode. It is advantageous to provide a blister in a closed tube at one of its ends, said tube being used for the subsequent formation of the outer bulb. The closed end is heated and then blistered. The blister offers a seat to the driver, thus the discharge vessel is held in its central position, the outer bulb can tightly surround the discharge vessel and thus have a smaller diameter without risk of breakage of the outer bulb or the discharge vessel when striking the lamp, or in case of vibrations.

En we du centrage du récipient à décharge, une telle boursouflure est plus précise qu'un queusot fermé. dans lequel le conducteur présenterait un jeu latéral plus élevé. In the center of the discharge vessel, such a blister is more precise than a closed exhaust. in which the driver would present a higher lateral play.

Un queusot peut être incorporé dans la fermeture, telle qu'une fermeture par pincement, de l'ampoule extérieure. Cependant il est aisé que le queusot se situe sur l'ampoule extérieure à côté du récipient à décharge, de préférence entre la fermeture et les électrodes. Le queusot n'exerce alors aucune influence sur le trajet de la lumière engendrée. An exhaust can be incorporated in the closure, such as a pinch closure, of the outer bulb. However it is easy that the exhaust pipe is located on the outer bulb next to the discharge vessel, preferably between the closure and the electrodes. The queusot then exerts no influence on the path of the generated light.

Le mode de réalisation dans lequel l'ampoule extérieure est mise sous vide est également avantageux. Le transfert de chaleur vers l'ampoule extérieure est alors plus faible de sorte qu'à une température de fonctionnement maximale donnée l'ampoule extérieure peut présenter un diamètre plus petit que lorsqu'elle est remplie de gaz. Cela exerce également une influence favorable sur les pertes thermiques de la décharge et donc sur le rendement de la lampe. The embodiment in which the outer envelope is evacuated is also advantageous. The heat transfer to the outer bulb is then lower so that at a given maximum operating temperature the outer bulb can have a smaller diameter than when it is filled with gas. This also has a favorable influence on the thermal losses of the discharge and thus on the efficiency of the lamp.

Le dessin annexé montre une vue de côté d'un mode de réalisation d'une lampe à décharge à haute pression conforme à l'invention. The accompanying drawing shows a side view of an embodiment of a high-pressure discharge lamp according to the invention.

Sur la figure, la lampe à décharge à haute pression présente un récipient à décharge en verre de quartz fermé de façon étanche au vide 1 comportant des électrodes mutuellement opposées 2 et un remplissage ionisable renfermant de l'halogénure de sodium. La lampe dessinée comporte un remplissage constitué d'iodure de sodium, d'iodure de dysprosium, d'iodure d'holmium, d'iodure de thulium, et d'iodure de thallium, le mercure fonctionnant comme gaz tampon et l'argonIlrrypton comme gaz d'amorcage. In the figure, the high-pressure discharge lamp has a vacuum-sealed quartz glass discharge vessel 1 having mutually opposed electrodes 2 and an ionizable filling containing sodium halide. The drawn lamp comprises a filling consisting of sodium iodide, dysprosium iodide, holmium iodide, thulium iodide, and thallium iodide, with mercury acting as a buffer gas and argonylrypton as priming gas.

Une ampoule extérieure fermée de façon étanche au vide 10 présente une fermeture 11 par laquelle entrent les conducteurs de courant 12, 13 reliés électriquement à une électrode correspondante 2. L'ampoule extérieure présente également un queusot fermé 14. L'un des conducteurs de courant 12 s'étend à côté du récipient à décharge 1 où il est enveloppé d'un tuyau céramique 15.A sealed external vacuum-tight bulb 10 has a closure 11 through which the current conductors 12, 13 electrically connected to a corresponding electrode 2 enter. The outer bulb also has a closed exhaust tube 14. One of the current conductors 12 extends beside the discharge vessel 1 where it is wrapped with a ceramic pipe 15.

Un manchon céramique 16 enveloppe le tuyau céramique 15 de façon
libre en rotation. A ceramic sleeve 16 envelopes the ceramic pipe 15
free in rotation.

Dans la lampe dessinée, le tuyau présente un diamètre extérieur de l'ordre de 1,95 mm et une épaisseur de paroi de l'ordre de 0,5 mm. Il existe du jeu entre le tuyau et le conducteur de courant. Le manchon illustré présente un diamètre extérieur de l'ordre de 3,3 mm et une même épaisseur de paroi que le tuyau. li enserre donc librement le tuyau et peut tourner autour du tuyau. La forme coudée du conducteur de courant 12 à côté du récipient à décharge restreint le déplacement du tuyau et du manchon. Le plus grand diamètre du manchon a pour effet que le manchon peut être déplacé sur une plus grande distance que le tuyau, même lorsqu'ils présentent Ia même longueur. La lampe dessinée présente un manchon et un tuyau en oxyde de magnésium renfermant de l'oxyde de silicium.Cependant, il est également possible d'utiliser d'autres matériaux d'isolation électriques imperméables à la lumière ultraviolette, par exemple, sur la base d'oxyde d'aluminium, le cas échéant, renfermant de l'oxyde de silicium. In the drawn lamp, the pipe has an outer diameter of the order of 1.95 mm and a wall thickness of the order of 0.5 mm. There is clearance between the pipe and the current conductor. The illustrated sleeve has an outer diameter of the order of 3.3 mm and the same wall thickness as the pipe. He thus freely encloses the pipe and can turn around the pipe. The bent shape of the current conductor 12 beside the discharge vessel restricts the movement of the pipe and the sleeve. The larger diameter of the sleeve causes the sleeve to be moved a greater distance than the hose, even when they have the same length. The drawn lamp has a sleeve and a magnesium oxide pipe containing silicon oxide.However, it is also possible to use other electrical insulation materials impermeable to ultraviolet light, for example, based on of aluminum oxide, if any, containing silicon oxide.

A l'opposé de la fermeture 11, l'ampoule extérieure 10 présente une boursouflure 17 qui va en se rétrécissant et dans laquelle s'appuie simplement un conducteur électrique 3 qui est relié à une électrode 2. Au lieu du conducteur 3 entrant dans le récipient à décharge, le conducteur de courant 12 peut s'appuyer là. Opposite the closure 11, the outer bulb 10 has a swelling 17 which is narrowing and in which simply rests an electrical conductor 3 which is connected to an electrode 2. Instead of the driver 3 entering the discharge vessel, the current conductor 12 can lean there.

L'ampoule extérieure 10 présente son queusot fermé 14 à coté du récipient à décharge 1, l'ampoule extérieure est mise sous vide par l'intermédiaire de ce queusot. The outer bulb 10 has its closed end 14 next to the discharge vessel 1, the outer bulb is evacuated via this exhaust.

Le queusot fermé est situé entre la fermeture 11 et les électrodes 2. The closed tube is located between the closure 11 and the electrodes 2.

Un fixateur (getter) 18 destiné à capter des gaz résiduaires est monté dans l'ampoule extérieure. L'ampoule extérieure est alignée et fixée dans un culot céramique 30 présentant les broches de contact 32, 33 qui sont reliées à un conducteur de courant correspondant 12, 13. Pendant son fonctionnement, la puissance consommée par la lampe est égale à 70 watts. A getter 18 for collecting waste gases is mounted in the outer bulb. The outer bulb is aligned and fixed in a ceramic base 30 having the contact pins 32, 33 which are connected to a corresponding current conductor 12, 13. During its operation, the power consumed by the lamp is equal to 70 watts.

On a comparé des lampes conformes à l'invention (U) avec des lampes présentant un seul tuyau céramique (P) de grande épaisseur et d'un diamètre extérieur de l'ordre de 3,7 mm, avec des lampes présentant un conducteur enveloppé de céramique et relié à un autre conducteur de courant (C) et avec des lampes de référence (R) comportant une ampoule extérieure à deux extrémités fermées, donc aucun conducteur de courant ne s'étend dans l'ampoule extérieure à côté du récipient à
~ décharge. On a comparé quatre lampes de chaque type, les lampes P comparées n'étaient que trois.Lamps according to the invention (U) were compared with lamps having a single ceramic pipe (P) of great thickness and with an outside diameter of the order of 3.7 mm, with lamps having a wrapped conductor of ceramic and connected to another current conductor (C) and with reference lamps (R) having an outer bulb with two closed ends, so no current conductor extends into the outer bulb next to the container.
~ discharge. We compared four lamps of each type, the lamps P compared were only three.

Les résultats de l'essai sont indiqués dans la Table 1.The results of the test are shown in Table 1.

Table 1

Table 1

<tb> <SEP> U <SEP> P <SEP> C <SEP> R
<tb> <SEP> x-coord. <SEP> 0,359 <SEP> 0,351* <SEP> - <SEP> 0,363
<tb> <SEP> 0,009 <SEP> 0,009* <SEP> - <SEP> 0,000
<tb> <SEP> Vla <SEP> (%) <SEP> 121,4 <SEP> 132* <SEP> 119,4 <SEP> 113,7
<tb> Vreign <SEP> (V) <SEP> 170,5 <SEP> 6 <SEP> <SEP> 210* <SEP> - <SEP> 167,2
<tb> <SEP> t <SEP> eures) <SEP> 6000 <SEP> 5000* <SEP> 500t <SEP> 4000
<tb> x-coord. : coordonnée x du point de couleur
Vola: tension aux bornes de la lampe Vreign : tension de réamorçage t: nombre d'heures de fonctionnement à la mesure t essai terminé * 1 lampe, 2 lampes ont failli prématurément - non mesuré
Après 6000 heures de fonctionnement, toutes les lampes U sont encore en service. Le point de couleur des lampes ne montre qu'une faible variation, la valeur de x n'a baissé que de 0,009. La tension aux bornes de la lampe ne montre qu'une augmentation relativement faible, alors que la tension de réamorçage des lampes essayées est faible compte tenu d'un fonctionnement à une tension de secteur de 230
Volts.<tb><SEP> U <SEP> P <SEP> C <SEP> R
<tb><SEP> x-coord. <SEP> 0.359 <SEP> 0.351 * <SEP> - <SEP> 0.363
<tb><SEP> 0.009 <SEP> 0.009 * <SEP> - <SEP> 0.000
<tb><SEP> Vla <SEP> (%) <SEP> 121.4 <SEP> 132 * <SEP> 119.4 <SEP> 113.7
<tb> Vreign <SEP> (V) <SEP> 170.5 <SEP> 6 <SEP><SEP> 210 * <SEP> - <SEP> 167.2
<tb><SEP> t <SEP> eure) <SEP> 6000 <SEP> 5000 * <SEP> 500t <SEP> 4000
<tb> x-coord. : x coordinate of the color point
Vola: voltage at lamp terminals Vreign: reset voltage t: number of hours of operation at measurement t test completed * 1 lamp, 2 lamps failed prematurely - not measured
After 6000 hours of operation, all U lamps are still in use. The color point of the lamps shows only a small variation, the value of x only decreased by 0.009. The voltage at the terminals of the lamp shows only a relatively small increase, whereas the resetting voltage of the lamps under test is low, taking into account an operation at a mains voltage of 230.degree.
Volts.

Les résultats indiqués dans la table donnent une image déformée pour les lampes P. A la suite d'une tension d'amorçage accrue, la première lampe s'est éteinte après 1900 heures de service, et la deuxième après 3000 heures de service. La troisième et dernière lampe s'est éteinte après 5200 heures de service. Dans l'ampoule extérieure de toutes les lampes on détecte la présence de sodium. The results shown in the table give a distorted picture for the P lamps. As a result of an increased boot voltage, the first lamp went out after 1900 hours of operation, and the second after 3000 hours of service. The third and last lamp went out after 5200 hours of service. In the outer bulb of all lamps the presence of sodium is detected.

Après 500 heures de fonctionnement déjà la tension aux bornes des lampes C est tellement augmentée ;que l'on a alors terminé cette partie de l'essai. After 500 hours of operation the voltage at the terminals of the lamps C is increased so that this part of the test has been completed.

Après 4000 heures de fonctionnement, les caractéristiques des lampes de référence R démontrent que les lampes conformes à l'invention (U) sont de bonne qualité étant donné leurs caractéristiques après 6000 heures de fonctionnement. After 4000 hours of operation, the characteristics of the reference lamps R demonstrate that the lamps according to the invention (U) are of good quality given their characteristics after 6000 hours of operation.

Dans un essai effectué avec des lampes U d'une date ultérieure, une seule
lampe s'est éteinte après 7800 heures de fonctionnement par suite d'une tension v Vreign
trop élevée sans que l'on puisse discerner la présence de sodium dans l'ampoule
extérieure. Les trois autres lampes fonctionnent encore après 8000 heures de service. In a test carried out with U lamps of a later date, only one
lamp went out after 7800 hours of operation due to voltage v Vreign
too high without the presence of sodium in the ampoule
exterior. The other three lamps still work after 8000 hours of service.

Claims

CLAIMS:

1. High pressure discharge lamp comprising:

a vacuum-sealed quartz glass discharge vessel (1) having mutually opposed electrodes (2) and an ionizable fill containing sodium halide,

a vacuum-sealed outer envelope (10) having a closed exhaust (14) and a closure (11) through which current conductors (12, 13) electrically connected to a corresponding electrode (2),

one of the current conductors (12) extending beside the discharge vessel (1) where it is wrapped with a ceramic pipe (15),

characterized in that a ceramic sleeve (16) wraps the ceramic pipe (15) freely in rotation.

High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the outer bulb (10) has a narrowing blister (17) opposite the closure (11) and wherein supports an electrical conductor (3, 12) which is connected to an electrode (2).

High-pressure discharge lamp according to Claim 2, characterized in that the outer bulb (10) has its closed end (14) adjacent to the discharge vessel (1).

4. High-pressure discharge lamp according to claim 3, characterized in that the closed exhaust pipe is located between the closure (11) and the electrodes (2).

5. High pressure discharge lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer bulb (10) is evacuated.