HU180274B

HU180274B - High-pressure metal vapour discharge lamp

Info

Publication number: HU180274B
Authority: HU
Inventors: Coenelis A Jacobs; Esdonk Johannes Van; Josephus M Ruts
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1977-12-16
Filing date: 1978-12-13
Publication date: 1983-02-28
Also published as: EP0002848B1; CA1116684A; DE2860920D1; NL7713950A; JPS58165849U; EP0002848A1; JPS5488676A

Description

A találmány tárgya nagynyomása fémgőz kisülési lámpa, amelynek hosszúkás kisülési csöve van, ennek mindkét vége közelében egy-egy belső főelektróda van, a kisülési cső fala lényegében teljesen aluminiumoxidból van, a kisülési cső falának külső felületén, legalább annak egy részén szalag-alakú bevonat van; ez a bevonat egy első elektromosan vezető elemi fémből, valamint egy második anyagból van, amely az első anyag gőzölgését akadályozza, és amelynél az első anyagnak legalább egy része közvetlen érintkezésben van az aluminiumoxiddal, a szalag-alakú bevonat lényegében az egész hossza mentén a kisülési csőre van erősítve, és amely a használatban egy indító segédeszközül szolgál a főelektródák közötti kisülés beindítására.

A bevezetőben meghatározott típusa ismert nagynyomású fémgőz kisülési lámpát például a 7 304 860 számú holland szabadalmi leírás ismerteti. Ennek az ismert nagynyomású fémgőz kisülési lámpának az a hátránya, hogy a főelektródák közötti kisülés beindításának elősegítésére a szalag-alakú falbevonatot a kisülési cső egy belső segédelektródájával kötik össze. Ehhez egy további elektromos átvezetésre van szükség a kisülési cső falán keresztül.

A találmány elé célul tüztük ki a bevezetőben meghatározott tipusu lámpának a kidolgozását, amelynél a szalag-alakú falbevonat, amelyet a kisülési cső falának külső oldalán helyezünk el, a kisülési cső segédelektródáját alkotja, de ez a segédelektróda lényegében nem akadályozza a kisülési cső által előállított látható fényt.

A találmány szerinti, nagynyomású fémgőz kisülési lámpának

-1180.274 ug.y hosszúkás kisülési csöve van, amelynek mindkét végének közelében egy belső főelektróda van, a kisülési cső fala lényegében teljesen aluminiumoxidból van, egy szalag-alakú bevonat van a kisülési cső külső felületének legalább egy részén: ez a bevonat egy első, elektromosan vezető elemi fémet tartalmaz, valamint egy második anyagot, amely a bevonat első anyagának gőzölgését akadályozza, és amelyben az első anyag legalább részben közvetlen kapcsolatban van az aluminiumoxiddal, a szalag-alakú bevonat lényegében teljes hossza mentén a kisülési csőhöz van erősítve, és használatban a főelektródák közötti kisülés begyújtására gyujtósegédeszköz részeként szolgál, és amelyet az jellemez, hogy a szalag-alakú bevonat lényegében a főelektródák közötti teljes szakasz mentén elnyúlik, és a szalag-alakú bevonatnak a szélessége kisebb mint 0,5 mm, hosszának legalább 90 %-a mentén.

Ennek a lámpának az az előnye, hogy a szalag-alakú bevonat egy külső segédelektródát alkot. Λ kis szélessége következtében hosszának legnagyobb része mentén a kisülési cső által előállított fényt ez a segédelektróda csak nagyon kis mértékben akadályozza.

A szalag-alakú bevonatnak a szélessége egy rövid szakaszon meghaladhatja a 0,5 mm-t; például ott, ahol a szalag-alakú bevonat a lámpa áramköréhez csatlakozik elektromosan.

A találmány szerinti nagynyomású fémgőz kisülési lámpa szalag-alakú bevonata például egy szilárd fémvezetőből és egy második anyagból áll, amely egy védőbevonatot alkot a szilárd vezetőn.

A találmány szerinti nagynyomású fémgőz kisülési lámpa egy kiviteli alakjánál a szalag-alakú bevonat első anyaga 16-90 suly%-ban tartalmazza az egyik elemet a molibdén, wolfram, tantál, niobium és szén csoportból, és a szalag-alakú bevonat második anyaga egy vagy több olyan oxidot tartalmaz, amelynek a gőznyomása 1500° Kelvin hőmérsékleten, 1,33.10“^ Pa nyomás alatt van.

Ennek a kiviteli alaknak az az előnye, hogy az első anyagból többet lehet alkalmazni a szalag-alakú bevonatban, mint amennyi lehetséges lenne a kisülési csövön alkalmazott szilárd szalagban. Ezen túlmenően ez egy elektromosan jól vezető anyag. Erre az alábbiakban még vésszatérünk. A szalag-alakú bevonatnak 0,5 mm-nél kisebb szélessége mellett a hossza mentén a cm-enkénti ohmos ellenállás kielégítően alacsony - szilárd fém alkalmazása esetén - ez csak egy meglehetősen vastag fémréteggel lenne elérhető. A nagyon vastag réteg azonban nagyon kis adhéziót tesz lehetővé a fém és a kisülési cső fala között, amely lényegében aluminiumoxidból van. Ez a hőtárolási együtthatók különbözőségéből adódik. A szalag-alakú bevonaton olyan oxidoknak az alkalmazása, amelyeknek a gőznyomása 1500° Kelvin hőmérsékleten alacsony, a szalag-alakú bevonat kielégítően alacsony ohmikus ellenállása mellett - amely a lámpa használata közbeni elgőzölgés következtében is alacsony értéken marad - a kisülési cső falához kielégítő adhézióval kombinálódik.

A fenti kiviteli alak tovább javítható azáltal, hogy a szalag-alakú bevonat első anyaga molibdén vagy szén, és ez az első anyag a szalag-alakú bevonat második anyagában egyenletesen van elosztva. Ennek az az előnye, hogy.a szalag-alakú bevonatban a kismértékű elgőzölgés kombinálható a nagy elektromos vezetőképességgel.

-2180.274

A lámpa egy további előnyös kiviteli alakja szerint a szalag-alakú bevonat hozzávetőlegesen 80 suly% molibdént, 10 suly% Al^O^-t ®s 10 % CaO-t tartalmaz. Egy ilyen szalag-alakú bevonattal elérhető, hogy a kis elgőzolgés és a magas elektromos vezetőképesség fent emlitett előnyein túlmenően a kisülési cső falához nagyon jó adhéziós kötés érhető el.

A találmány szerinti nagynyomású fémgőz kisülési lámpa e^y további kiviteli alakja szerint a szalag-alakú bevonat első anyaga molibdén, és a második anyag wolfram; a wolfram a molibdénre bevonatként van felvive. Ennek a kiviteli alaknak az az előnye, ho^y a szalag-alakú bevonat egyszerűen felvihető a kisülési csőre. Ez kivitelezhető például vákuura-kicsapatással vagy szórással, például magnebronos szórással.

A kisülési lámpa például egy nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa, amelynek a kisülési csöve szintén tartalmaz gyujtógázt, például xenont, amelynek a töltési nyomása kisebb mint 2,66 KPa.

A találmány szerinti nagynyomás! fémgőz kisülési lámpa egy kiviteli alakjánál, amely egy nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpaként van kialakítva, a kisülési cső nátriumot és xenont tartalmaz, a xenon töltési nyomása meghaladja az 6.65 KPa-t, és a kisülési csőnek a tengelyre merőleges metszeteben a kerülete 10 - 40 mm határok között van. Ennek a kiviteli alaknak az az előnye, hogy olyan lámpa készíthető, amely a nagy fényhatás-fokot a viszonylag alacsony gyújtási feszültséggel kombinálja_? és amelyben a szalag-a'laku bevonat a fényt csak nagyon kis mértékben akadályozza.

A találmány szerinti nagynyomású kisülési lámpa tartalmazhat egy kisülési csövet, amelynél a szalag-alakú bevonat nincsen elektromosan összekötve a lámpa áramkörével. Ebben az esetben a szalag-alakú bevonatnak lebegő potenciálja van működés közben; azonban előnyösen a találmány szerinti nagynyomású fémgőz kisülési lámpánál a szalag-alakú bevonat elektromosan a kisülési cső egyik főelektródájával össze van kötve. Ennek az az előnye, hogy a lámpa begyújtása alatt a szalag-alakú bevonat - amely segédelektródaként működik - és a kisülési csőnek a szalag-alakú bevonattal össze nem kötött főelektródája közötti potenciál-különbség gyakorlatilag a hálózati feszültséggel egyenlő. Ennek következtében a kisülési cső belsejében ionok és elektronok képződnek, amely a kisülési cső főelektródái közötti kisülés létrejöttét idézik elő. Mindennek következtében a főelektródák között a kisülés beindításához szükséges minimális feszültség viszonylag alacsony.

A találmány szerinti lámpa néhány kiviteli alakját az alábbiakban részletesebben ismertetjük a mellékelt rajzok alapján, ahol az

1. ábra a találmány szerinti nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa részben metszett oldalnézetét mutatja, a

2. ábrán az 1. ábra szerinti lámpa kisülési csövének egy változata látható metszetben.

Az 1. ábrán az 1 kisülési cső fala nagyrészben tömören szintereit aluminiumoxidból van. Ez az 1 kisülési cső egy külső 2 bura belsejében van elhelyezve. A lámpának 3 feje van', Az 1 kisülési csőnek két belső 4 és 5 főelektródája van, amelyek az 1 kisülési cső végeinek közelében vannak elhelyezve. A 4 főelektróda a 6 átvezetőn keresztül össze van kötve a 7 vezetővel, .amely a 8 pólusveze6ékkel van összekapcsolva, ég a 8 pó3

-3180.274 lusvezeték az. 1 kisülési cső körül ivelten van vezetve.

Ily utódon elkerülhető, hogy a 8 pólusvezeték zavaró árnyékokat hozzon létre.

A 8 pólusvezeték elektromosan össze van kötve a lámpa 3 fejének egyik érintkezőjével. A 8 pólus vezetéknek egy 9 túlnyúló része a 10 átvezetővei együtt megtartja és központosítja a külső 2 bura belsejében az 1 kisülési csövet. Az 5 főelektróda egy cső-alaku 11 átvezető segítségével mechanikusan, a fémből lévő 12 vezetékhez van erősítve. Az elektromos összeköttetés a fémből lévő 13 vezetőn keresztül jön létre. A 12 vezető másik vége a lámpa 3 fejének egy további érintkezőjéhez van csatlakoztatva.

Ezen túlmenően az 1 kisülési csövön egy szalag-alakú külső 20 segédelektróda van, amely az 1 kisülési cső külső felületén helyi bevonatként van kialakítva. A 20 segédelektróda lényegében a 4 és 5 főelektródák közötti teljes szakaszon elhúzódik. A 20 segédelektróda hozzávetőlegesen 0,2 mm széles, annak mennyiségű összetétele: 80 % molibdén;

% AlgO^ és % CaO keveréke. A két említett oxid: az A1~O_Z és CaO gőznyomása 1500 K hőmérsékleten 1,33 . 10 Pa alatt van. Az 1 kisülési csőnek az 5 főelektróda közelében csatlakozó nikkel 21 hüvelye van, amely szintén a 20 segédelektróda felé nyúlik és azzal elektromos összeköttetésben van. Egy szintén nikkelből lévő 22 szalag a 21 hüvelyt egy 23 kondenzátor egyik elektródájával köti öszsze, amely 23 kondenzátor az 1 kisülési cső és a külső 2 bura közötti térben van elhelyezve. A 23 kondenzátor másik elektródáját a fémből lévő 13 vezetőnek egy része alkotja, amely az 5 főelektróda és a 12 vezető közötti elektromos összeköttetést biztosítja.

Az 1 kisülési cső mind nátriumot, mind higanyt, mind xenont tartalmaz. A xenon nyomása 300 K hőmérsékleten hozzávetőlegesen 2,66 · 10⁴ Pa. Az 1 kisülési cső és a külső 2 bura közötti térben vákuum van.

A fentiekben ismertetett lámpa begyújtható egy gyújtó segítségével /az ábrán nincs feltüntetve/, amely egy tirisztoros gyújtó, mind amilyet például a 6 904 456 számú holland szabadalmi leírás ismertet.

Az 1. ábrán bemutatott lámpa működtetéséhez a lámpát egy hozzávetőlegesen 0,3 H induktivitásu stabilizáló impedancián keresztül egy váltakozóáramu hálózatra kapcsoljuk, amelynek feszültsége hozzávetőlegesen 220 V, s frekvenciája 50 Hz. A lámpa további adatait a táblázat tartalmazza. Az 1 kisülési csőben a leghidegebb hely hőmérséklete - a találmány szerinti lámpa működése közben - hozzávetőlegesen 1000° K, Az 1 kisülési csőben a nátriumgőz nyomása hozzávetőlegesen 17 kPa-nak felel meg. Az 1 kisülési csövön belül az átlagos hőmérséklet a lámpa működése közben hozzávetőlegesen 2400 K. A kisülési cső falának átlagos hőmérséklete hozzávetőlegesen 1500 K. Ezen az 1500 K hőmérsékleten a szalag-alakú 20 segédelektróda oxidjainak gőznyomása - amint azt már fentebb említettük - kicsi. Ily módon az emlitett oxidoknak csak nagyon kisméretű gőzölgése lép fel.

-4180.274

A találmány szerinti lámpa

teljesítmény /W/	150
működési feszültség /V/	100
a kisülési cső belső
átmérője /mm/	4,5
A kisülési cső kereszt-
metszetének kerülete kb. /mm/	20
főelektródák közötti tá-
volság /mm/	63
az a ma Igán súlya /mg/	10
higany/nátrium súlyarány	2,7
xenon nyomás hidegen /Pa/	2,66 .	10⁴
xenon nyomás működés	i
közben /Pa/	2,13 «'	10⁵
fény hatásfok
/lumen/watt/	115
^Ra	19

A szóbanforgó esetben a 4 és 5 főelektródák közötti kisülés beindításához szükséges feszültség hozzávetőlegesen 2 kV»

A szalag-alakú 20 segédelektródá nélkül a 4 és 5 főelektródák között a kisülés begyújtásához szükséges feszültség sokkal nagyobb lenne, nevezetesen mintegy 6 kV.

Az 1. ábrán látható szalag-alakú 20 segédelektróda vastagsága hozzávetőlegesen 35 /u. Ennek a cim-enkénüi ohmos ellenállása hozzávetőlegesen 0,1 kOhm.

A szalag-alakú 20 segédelektróda az 1 kisülési cső falára egy toll segítségével van felvive. E colból a tollat először egy 80 % molibdén por és 10 % aluminiumoxid, és 10 % kalciumoxid-butilacetátos szuszpenziójába kell mártani. Miután a bevonatot felvittük, azt beégetjük, 1600 K hőmérsékleten, 30 perc időtartam alatt redukciós atmoszférában. Ily módon egy megfelelő adhéziós kötés jön létre az 1 kisülési cső falával a szalag-alakú 20 segédelektróda teljes hossza mentén.

Abban az esetben, ha a szalag-alakú bevonat első anyaga szén, akkor a szalag-alakú bevonat például szintén egy toll segítségével vihető fel a kisülési csőre.

A szalag-alakú bevonatnak a kisülési cső falára történő felvitelére más alkalmas eljárások is alkalmazhatók.

A 2. ábrán egy további 100 kisülési cső keresztmetszete látható az 1. ábrán bemutatott 1 kisülési csőhöz képest háromszoros nagyításban. Ez a 100 kisülési cső is főleg aluminUmoxidból van. A 20 segédelektródát alkotó, szalag-alakú 101 bevonat első anyaga molibdén, amely a 100 kisülési csőre van felvive. A második anyag wolfram,amely a 101 bevonatot fedő 102 bevonatként van felvive. A szalag teljes szélessége hozzávetőlegesen 0*2 mm. Annak érdekében, hogy^-a különböző rétegeket jól szemléltessük, a szalag nincs a 2. ábra léptékével arányban.

Az ismertetett szalag-alakú bevonatnak a találmány szerinti lámpában az az előnye - ellentétben a gyujtóhuzal alkalmazásával hogy a szalagbalakú bevonatok mindig nagyon közel

-5180.274 vannak a ,f öelektródákhoz anélkül, hogy erre bármilyen külön intézkedésre szükség lenne, mint például huzóterhelésre amint az a gyujtóvezeték esetében szükséges.

Szabadalmi igénypontok

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Nagynyomása fémgőz kisülési lámpa, amelynek hosszúkás kisülési csöve van, ennek mindkét vége közelében egy-egy belső főelektróda van, a kisülési cső fala teljesen aluminiumoxidból van, a kisülési, cső falának külső felületén, legalább annak egy részén szalag-alakú bevonat van; ez a bevonat egy első elektromosan vezető elemi fémből, valamint egy második anyagból van, amely az első anyag gőzölgését akadályozza, és amelynél az első anyagnak legalább egy része közvetlen érintkezésben van az aluminiamoxiddal, a szalag-alakú bevonat az egész hossza mentén a kisülési csőre van erősítve, és amely a használatban egy indító segédeszközül szolgál a foelektródák közötti kisülés beindítására, azzal jellemezve, hogy a szalag-alaku bevonat a főelektródák /4, 5/ közötti teljes szakaszon elnyúlik, és a szalag-alakú bevonat szélessége hosszának legalább 9Ó %-án kisebb mint 0,5 mm,
2. Az 1. igénypont szerinti nagynyomása féragőz kisülési lámpa, azzal jellemezve, hogy a szalag-alakú bevonat /101/ első anyaga a molibdén, wolfram, tantál, niobium és szén csoport egyik elemének 16 - 90 % sulyrészét tartalmazza, és a szalag-alaku bevonat /102/ második anyaga egy vagy több oxidot tartalmaz, amelynek a gőznyomása 1500° K hőmérsékleten 1,33 · ίο²*Pa nyomás alatt van.
3. A 2. igénypont szerinti nagynyomású fémgőz kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az első anyag molibdén vagy szén, és az első anyag a szalag-alakú bevonat második-anyagában egyenletesen van elosztva.
4. A 3» igénypont szerinti nagynyomása fémgőz kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szalag-alakú bevonat 80 térfogat % molibdént, 10 térfogat % AlpO,-t és 10 térfogat % CaO-t tartalmaz. ?
5. Az 1. igénypont szerinti nagynyomású fémgőz kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy-az első anyag molibdén, és a második anyag wolfram, és a wolfram a molibdénre bevonatként /102/ van felvive.
6. Az 1-5« igénypontok bármelyike szerinti nagynyomása fémgőz kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a lámpa egy nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa, a kisülési cső /1, 100/ nátriumot és xenont tartalmaz, a xenon töltési nyomása meghaladja a 6,6 kPa-t, a kisülési csőnek /1, 100/ a tengeléyre'merőleges keresztmetszetében a kerülete 10 - 40 mm között van.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti nagynyomású fémgőz kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szalag-alakú bevonat elektromosan össze van kötve a kisülési cső /1, 100/ egyik főé le ktr ódájával /5/.