HU184878B - High-pressure discharge lamp - Google Patents

Description

A találmány tárgya nagynyomású kisülési lámpa, amelynek ionizálható töltéssel rendelkező kerámia kisülési csöve van, a töltésnek a lámpa működése közben fölös mennyiségben levő komponense van, a kisülési csőben két elektróda van, amelyek között a lámpa működése közben kisülés van jelen, az egyik elektróda tű alakú árambevezetőhöz csatlakozik, amelyet a kisülési cső végrésze kis térközzel vesz körül és amelyhez forrasztóüveggel gázzáróan hozzá van kötve, a végrésznek van legalább egy olyan része, amelynek külső átmérője kisebb mint a kisülési cső legnagyobb külső átmérője.

Ilyen lámpa ismert a 7 612 120 számú holland szabadalmi bejelentésből. Ennek az ismert lámpának az az előnye, hogy a végrész szerkezeti kialakításának következtében a lámpa működése közben ez a végrész csak viszonylag kis teljesítményt disszipál, amely előnyös a kisülési cső hőmérsékletének szabályozása céljából. Ennél az ismert lámpánál a forrasztóüveg végighúzódik azon a teljes hosszon, amelyen az árambevezetőt a végrész kis térközzel körülveszi. Azt találtuk, hogy egy ilyen szerkezeti kialakításnál a kisülési cső töltésének komponensei a forrasztóüveget fokozottabban megtámadhatják. Ennek következtében a töltés komponensei legalább részben kikerülnek a kisülésből, ami hátrányosan befolyásolja a lámpa tulajdonságait, és a lámpa élettartamát korlátozza.

A találmány elé célul tűztük ki egy olyan eszköznek a kidolgozását, amely megakadályozza vagy legalábbis lecsökkenti a forrasztóüvegnek a kisülési cső töltése komponensei által történő megtámadását.

A bevezetőben említett lámpát a találmány szerint az jellemzi, hogy a forrasztóüveg a térközbe az elektróda irányába csak olyan mértékben nyúlik be, hogy a lámpa működése közben a forrasztóüvegnek a kisülés felőli felülete legalább 50 K-nel alacsonyabb hőmérsékletű, mint a töltés azon részének a hőmérséklete, amely a fölös mennyiségű komponens gőznyomását meghatározza. A találmány szerinti lámpánál a forrasztóüvegnek a kisülés felé eső felülete a lámpa működése közben kisebb, mint a fölös mennyiségű komponens el nem gőzölődött részének legmagasabb hőmérséklete. Meglepő módon azt találtuk, hogy már 50 K hőmérséklet-különbség is jelentősen megnöveli a lámpa élettartamát. Ennek a kis hőmérséklet-különbségnek a jelentős befolyása azzal magyarázható, hogy a kisülési cső töltése és a tömítőüveg közötti kölcsönhatás általában a hőmérséklet növekedésével exponenciálisan növekszik.

Kerámia fal alatt jelen esetben egy olyan falat értünk, amely monokristályos anyagból (például zafírból) vagy polikristályos anyagból (például tömören színtereit alumínium-oxidból) áll. „Tű alakú” kifejezés alatt egy olyan vékony, rúd alakú eszközt értünk, amelynek átmérője 200 ^m és 1,5 mm között van. A kisebb átmérőt a rúd gyakorlati feldolgozhatósága határozza meg, és a felső értéket a tű és a kisülési cső végrésze között a hőmérséklet következtében fellépő feszültségek korlátozzák.

„Kis térköz” kifejezés alatt jelenleg egy olyan rést értünk, amelynek nagysága legfeljebb 0,075 mm és legalább 0,01 mm. Ily módon a térköznek a tű alakú árambevezető körüli néhány helyen legfeljebb 0,15 mm lehet a vastagsága. A térköz felső határát a forrasztóüveggel elérhető gázzáró lezárás lehetősége határozza meg. A térköz alsó határát az a gyakorlati követelmény határozza meg, hogy a tű alakú árambevezetőt be lehessen helyezni az azt körülvevő végrészbe.

Olyan nagynyomású kisülési lámpa, amelynek lezáró elemét a kisülési cső térközzel veszi körül és amely egyik végén a kisülési csőhöz van rögzítve, gázzáró tömítő anyaggal, ismeretes az 1 107 764 számú brit szabadalmi leírásból. Ennél az ismert lámpánál azonban a tömítő elem egy fémüveg, amelynek külső átmérője gyakorlatilag egyenlő a kisülési cső belső átmérőjével. Azt találtuk, hogy ez a szerkezeti kialakítás a tömítő elem és a kisülési cső vége viszonylag nagy felületeinek következtében viszonylag nagy teljesítmény-veszteséget okoz, mivel az említett felületek megakadályozzák, hogy a fölös mennyiségben jelen levő töltés része elérje a megfelelően magas hőmérsékletet.

A kisülési csőben levő töltés fölös mennyiségben jelen levő komponense el nem gőzölgött részének legmagasabb hőmérséklete meghatározza a komponens gőznyomását. Ezt a legmagasabb hőmérsékletet néha gőznyomást meghatározó hőmérsékletnek szokták nevezni. Természetesen magasabb gőznyomást meghatározó hőmérséklet nagyobb gőznyomáshoz vezet. Jó minőségű Iá mpáknak jó színhőmérséklet és a kibocsátott sugárzás jó színpontja elérése céljából viszonylag nagy gőznyomást és következtében nagy gőznyomást meghatározó hőmérsékletet kell létrehozni. A találmány szerinti lámpának az egyik előnyös tulajdonsága az, hogy nagy gőznyomást meghatározó hőmérséklet valósítható meg anélkül, hogy fennállna a forrasztóüveg megtámadásának veszélye.

A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a térköz a forrasztóüvegtől az elektróda felől mérve legalább 3 mm hosszon szabadon van hagyva. Ennek a kiviteli alaknak az az előnye, hogy a forrasztóüveg egy viszonylag nagy távolságban van a kisüléstől; ily módon a forrasztóüvegnek a kisülés felé eső felületének hőmérséklete legalább 100 K-nel alacsonyabb hőmérsékletű, mint a gőznyomást meghatározó hőmérséklet, miáltal a lámpa élettartama reprodukálható módon jelentősen megnövekszik.

A találmány egy további előnyös kiviteli alakjánál, amelynél a kisülési cső lényegében körhenger alakú, és teljesítménye a lámpa működése közben legfeljebb 100 W, a találmány szerint az a hossz, amelyen az árambevezető a végrész által térközzel körül van véve, legalább a kisülési cső belső átmérőjének kétszerese. Azt találtuk, hogy ebben az esetben még akkor is, ha a lámpának a kisülési csőhöz képest viszonylag kis méretei vannak, biztosítható, hogy a forrasztóüveg kisülés felé eső felületének hőmérséklete elegendően alacsony legyen, valamint, hogy a forrasztóüveg jó gázzáró lezárást biztosítson.

A találmány szerinti lámpa kisülési csöve például egy olyan csőből állhat, amelynek egyik vége egy végrésszé van összeszűkítve, amelynek az átmérője kisebb, mint a cső átmérője és amely végrész az árambevezetőt kis térközzel körülveszi. A lámpa kisülési csövének végrésze a találmány szerint előnyösen gázzáróan színtereit, kinyúló dugó is lehet. Ilyen szerkezeti kialakítás viszonylag könnyen előállítható.

A kisülési cső töltése például a következő komponenseket tartalmazhatja; nátrium, higany és egy nemesgáz, vagy higany egy vagy több halogén és egy nemesgáz.

A találmány különösen nagyon kis teljesítményű lámpáknál alkalmazható. Nagyon kis teljesítmény alatt jelenleg 100 W-nál kisebb teljesítményt értünk.

A találmány szerinti lámpák kiviteli alakjait az aláb3

-2184878 biakban részletesebben ismertetjük a mellékelt rajzok alapján, ahol az 1. ábra a találmány szerinti lámpa vázlatos képét mutatja, a 2. ábra az 1. ábrán bemutatott lámpa kisülési csövének metszete, a 3. ábra a kisülési cső szerkezeti kialakításának egy módosított kiviteli alakját mutatja, a 4. ábrán a kisülési cső szerkezeti kialakításának egy második kiviteli alakja látható.

Az 1. ábrán látható lámpának külső 1 burája, valamint 2 lámpafeje van. A külső 1 bura által körülzárt térben egy 3 kisülési cső van elhelyezve, amelynek két 4 és 5 elektródája van. A 4 elektróda egy tű alakú 40 árambevezetőn keresztül egy merev 6 vezetővel van öszszekötve, amelynek a másik vége a 2 lámpafej egyik érintkező részéhez van kapcsolva. Az 5 elektróda egy tű alakú 50 árambevezetőn keresztül, valamint 7 fémszalagon keresztül egy merev 8 vezetőhöz csatlakozik. A 8 vezető a 2 lámpafej egy második érintkezőjével van összekötve.

A 2. ábra a 3 kisülési csőnek metszeti képe. A 3 kisülési cső egy 30 cső alakú részből van kialakítva, amelynek körhenger alakja van. A 30 cső alakú rész mindkét végén gázzáróan hozzászínterelt végrésszel van ellátva, amely kinyúló 31 végrészként van kialakítva. A 30 cső alakú rész és a 31 végrész színtereit 32 csatlakozással van egymáshoz kötve. Mindegyik 31 végrész egy megfelelő tű alakú 40, 50 árambevezetőt vesz körül, kis térközzel. A 4 elektróda a tű alakú 40 árambevezetőhöz csatlakozik, az 5 elektróda egy tű alakú 50 árambevezetőhöz van kötve. Valamennyi tű alakú 40 és 50 árambevezető a hozzá tartozó 31 végrészhez gázzáróan 10 forrasztóüveggel van rögzítve, amely 10 forrasztóüveg részben benyúlik az elektróda irányában a térközbe.

A 3 kisülési csőnek egy kiviteli változata látható a

3. ábrán, amelynél a gázzáróan színtereit végrész kiugró 33 dugóként van kialakítva, és amelynek a szabadon kiálló részén kisebb az átmérője, mint a 30 cső alakú résszel színtereit 34 csatlakozáson érintkező hosszúkás rész átmérője.

A 3 kisülési csőnek egy második kiviteli változata látható a 4. ábrán. Ebben az esetben a 3 kisülési cső egyetlen 35 csőből van kialakítva, amely egyik végén egy végrésszé szűkül össze, és amely térközzel körülveszi a 40 árambevezetőt. A végrész és a 40 árambevezető gázzáróan van egymáshoz rögzítve a 10 forrasztóüveg segítségével.

Egy példakénti lámpában, amelyet az 1. és 2. ábrák alapján készítettünk, a körhenger alakú 30 cső alakú rész és a 31 végrészként kialakított dugók tömören színtereit alumlnium-oxidból voltak. Ebben az esetben a körhenger alakú résznek a belső átmérője 2,5 mm, külső átmérője 3,5 mm. A két 31 dugó mindegyike egy-egy tű alakú 40 és 50 árambevezetőt vesz körül kis térközzel, mintegy 11 mm hosszon, amely körülbelül a kisülési cső belső átmérőjének négyszerese, és az árambevezetőknek az átmérője 0,7 mm. A tű alakú 40 és 50 árambevezetők nióbiumból vannak. Árambevezetőként molibdén is számításba vehető. A 31 végrészeknek a külső átmérője mintegy 2,5 mm, belső átmérőjük körülbelül 0,8 mm. A 4 és 5 elektródák mindegyike wolfram tűből van, amelynek hossza 3 mm, átmérője 0,2 mm. Az elektródák közötti távolság 11 mm.

A dugó és a tű alakú árambevezető közötti forrasztóüveg alkáliföldfém-oxidot tartalmaz, és a térközbe benyúlik az elektróda irányában mintegy 3 mm hosszon. A tömítőüvegnek ez a benyúlása a térközbe a lámpa 5 gyártása közben a dugó helyi felhevítésével jön létre. Az elektródától számítva a kis térköz a forrasztóüvegtől mintegy 8 mm hosszon szabadon van hagyva.

A kisülési cső töltése 27 súly% nátriumból és 73 súly'/á higanyból álló 6 mg mennyiségű amalgámot tarló talmaz. Ez a mennyiségű amalgám biztosítja mind a nátrium, mind a higany fölös mennyiségét a lámpában, működés közben. A nátriumon és a higanyon kívül a kisülési cső tartalmaz xenont is, amelynek nyomása 300 K hőmérsékleten mintegy 50 kPa. A lámpát

220 V-os, 50 Hz-es tápfeszültségről működtettük egy

1,4 H induktivitású stabilizáló ballaszton keresztül, amelyet a lámpával sorba kapcsoltunk. A lámpa által felvett teljesítmény mintegy 30 W, és a fényhasznosítás 44 lm/W 2450 K színhőmérséklet mellett. Az említett lámpák végrészei által disszipált teljesítmény mintegy 8 W. A gőznyomást meghatározó hőmérséklet hozzávetőlegesen 1210 K, míg a forrasztóüvegnek a kisülés felé eső felületén a hőmérséklet hozzávetőlegesen 1000

K. 3000 órás működés után azt találtuk, hogy a lámpá25 nak mind az elektromos, mind a fénytechnikai tulajdonságai, valamint a kisülési cső töltése gyakorlatilag változatlanok maradtak.

A találmány szerinti lámpa egy második kiviteli példájánál, amelynél a kisülési cső megfelel a 3, ábra kap30 csán bemutatott kiviteli alaknak, a méretek a fentiekben ismertetett lámpáétól az alábbiakban térnek el:

az elektródák közötti távolságot 15 mm-re növeltük meg, míg a dugók szabadon kinyúló részének külső átmérője mintegy 1,5 mm. Az elektródától véve, a kis térköznek a forrasztóüvegtől szabadon levő része hozzávetőlegesen 7 mm hosszúságú. A kisülési cső töltése azonos az előbb ismertetett lámpa kisülési csövének töltésével. A lámpa által felvett teljesítmény ebben az esetben 25 W volt, és a fényhasznosítás 51 lm/W, míg a színhőmérséklet hozzávetőlegesen 2300 K. A végrészek által disszipált teljesítmény hozzávetőlegesen 6,6 W-ra becsülhető. A gőznyomást meghatározó hőmérséklet ebben az esetben 1190 K, és a forrasztóüveg kisülés felé eső felületének hőmérséklete — az ismertetett körül45 mények között — mintegy 1000 K.

A találmány szerinti lámpa egy harmadik kiviteli példájánál, amelynek a kisülési csöve a 3. ábra szerinti kiviteli változatnak felel meg, a méretek megegyeznek a második kiviteli példa szerinti lámpa méreteinek.

A kisülési cső töltése azonban ebben az esetben abban tér el, hogy 300 K hőmérsékleten a xenon nyomása hozzávetőlegesen 130 kPa.

Ennek a lámpának a fényhasznosítása 54 lm/W, hoz55 závetőlegesen 2120 K színhőmérséklet mellett, és a színpont koordinátái:

x=0,517; y=0,418.

Ennek a lámpának 4000 órás működése után a következő paramétereit mértük:

— fényhasznosítás: hozzávetőlegesen 54 lm/W, — színhőmérséklet: hozzávetőlegesen 2080 K, — a színpont koordinátái: x=0,523 ; y=0,421.

-3184878

Ezek az értékek azt mutatják, hogy a kisülési cső töltése gyakorlatilag változatlan maradt a lámpa 4000 órás működése után is.

Egy olyan lámpánál, amely nem a találmány szerinti, de amely kisülési csövének méretei megfelelnek egy olyan lámpának, amely a fent ismertetett második kiviteli alakkal egyezik, azzal az eltéréssel, hogy a végrészeknek a külső átmérője egyenlő a kisülési cső cső alakú részének külső átmérőjével, olyan nagy teljesítményre van szükség a gőznyomást meghatározó 1190 K hőmérséklet eléréséhez a lámpa működése közben, hogy a kisülési cső fala a kisülés részén meghaladja a tömören színtereit alumínium-oxidra megengedhető 1500 K hőmérsékletet. A végrészeken disszipált teljesítmény hozzávetőlegesen 9,2 W.

Claims (2)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Nagynyomású kisülési lámpa, amelynek ionizálható töltéssel rendelkező kerámia kisülési csöve van, a töltésnek a lámpa működése közben fölös mennyiségben levő komponense van, a kisülési csőben két elektróda van, amelyek között a lámpa működése közben kisülés van jelen, az egyik elektróda tű alakú árambevezetőhöz csatlakozik, amelyet a kisülési cső végrésze

   5 kis térközzel vesz körül, és amelyhez forrasztóüveggel gázzáróan hozzá van kötve, a végrésznek van legalább egy olyan része, amelynek külső átmérője kisebb, mint a kisülési cső legnagyobb külső átmérője, azzal jellemezve, hogy a forrasztóüveg (10) a térközbe az elektróda

   10 (4) irányában csak olyan mértékben nyúlik be, hogy a térköz a forrasztóüvegtől (10) az elektróda (4) felöl mérve legalább 3 mm hosszon szabadon van hagyva.
2. 2. Az 1, igénypont szerinti nagynyomású kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy körhenger

   15 alakú kisülési csöve (3) van, és teljesítménye a lámpa működése közben legfeljebb 100 W és az a hossz, amelyen egy árambevezető (40) a végrész (31) által térközzel körül van véve, legalább a kisülési cső (3) belső átmérőjének kétszerese.

   20 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti nagynyomású kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a végrész (31) egy gázzáróan színtereit, kinyúló dugó.