NL8003216A

NL8003216A - Hogedrukontladingslamp.

Info

Publication number: NL8003216A
Application number: NL8003216A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-06-03
Filing date: 1980-06-03
Publication date: 1982-01-04
Also published as: US4409517A; DE3160870D1; JPS5721061A; CA1169469A; JPH0243301B2; EP0041296A1; EP0041296B1

Description

PHN 9754 1 N.V. Philips' Gloeilanpenfabrieken te Eindhoven.

"Hogedrukontladingslairp".

De uitvinding heeft betrekking cp een hogedrukontlandinglanp voor vertikale brandstand met een keramisch vakuumdicht afgesloten buisvormig ontladingsvat, waarvan de lengte-as tijdens bedrijf niet meer dan 45° afwijkt van de vertikaal, in welk ontladingsvat een gasvulling 5 aanwezig is, die een halogeen en/of een halogenide bevat, waarbij aan de uiteinden van het ontladingsvat elektroden staan opgesteld waartussen tijdens het bedrijf van de lamp de ontlading onderhouden wordt, waarbij elke elektrode is bevestigd aan een in de wand van het ontladingsvat cp-genomen stroondoorvoerorgaan. Een dergelijke lamp is bekend uit GB-PS 10 1.374.063 (PHN 6151).

Het is bekend aan de gasvulling van hogedrukontladingslairpen in het bijzonder hogedrukkwikontladingslanpen een of meer halogeniden toe te voegen ter verbetering van de lichtopbrengst en/of de kleurweergave van de lamp. Cm het mogelijk te maken met dergelijke halogeniden een ho-15 gere dampdruk te bereiken en/of relatief agressieve halogeniden toe te kunnen passen wordt in het bovengenoemde octrooischrift een ontladingsvat beschreven bestaande uit keramisch materiaal in plaats van het veelvuldig gebruikte kwarts. Dit keramische materiaal bestaat bij voorkeur uit aluminiumoxyde, dat in dichtgesinterde, polykristallijne vorm of in 20 de vorm van saffier een hoge transmissie voor zichtbare straling bezit. Bovendien kan het zonder bezwaar tot een hoge temperatuur, bijvoorbeeld 1200°, verhit worden en is het bestand tegen vele halogeniden. Halogeniden, waarmee in kwarts slechts betrekkelijk lage dampdrukken verkregen kunnen worden, zijn bijvoorbeeld natriumjodide, aardalkalimetaal jodiden 25 en zeldzame aardmetaal jodiden. Halogeniden die in kcmbinatie met kwarts tot aantasting aanleiding kunnen geven, zijn bijvoorbeeld cadmiumjodide, aluminiumjodide, lanthaanjodide, yttriumjodide en vele meer agressieve bromiden en chloriden.

Een elektrode in een lamp, waarvan de wand van het ontladings-30 vat in hoofdzaak bestaat uit keramisch materiaal, zoals doorschijnend dichtgesinterd aluminiumoxyde, wordt van stroom voorzien door middel van een stroondoorvoerorgaan, welke met een geschikt verbindingsmateriaal vakuumdicht in de wand van het ontladingsvat is apgencmen. Een geschikt 800 3 2 16 * 4* PHN 9754 2 verbindingsmateriaal is bijvoorbeeld een smeltglas dat een irengsel van AI2O3 en enige zeldzame aardmetaaloxyden bevat (zie ÜSP 3,588,573).

De strocmdoorvoerorganen in de bekende lamp zijn uitgevoerd als een massieve pen of als bus en bestaan uit een hoogsmeltend metaal, 5 zoals molybdeen. Hoewel niobium veelvuldig als materiaal voor strcom-doorvoerorganen in keramische ontladingsvaten wordt toegepast is gebleken dat dit in lampen waarbij zich in het ontladingsvat halogeniden bevinden minder geschikt is daar niobium door vele halogeniden (en de tijdens het bedrijf van de lamp gevormde halogenen) wordt aangetast. * 10 Bovendien bleek, af zwarting van de wand van het ontladingsvat op te treden in de omgeving van het niobium-strocmdoorvoerorgaan. Molybdeen heeft in vergelijking met niobium weliswaar het voordeel, dat de genoemde verschijnselen niet optreden, maar het gebruik van molybdeen als materiaal voor het doorvoerorgaan heeft in tegenstelling tot het gebruik 15 van niobium het bezwaar dat ,de uitzettingskoëfficient ervan relatief sterk afwijkt van de uitzettingskoëfficient van het keramische materiaal van de wand van het ontladingsvat. Hierdoor kunnen tijdens het bedrijf gemakkelijk spanningen tussen het doorvoerorgaan en de genoemde keramische wand ontstaan, waardoor de kans op het ontstaan van lekken niet 20 denkbeeldig is. Molybdeen heeft daarnaast het bezwaar, dat de permeabiliteit voor waterstof gering is.

Gebleken is, dat de aanwezigheid in het ontladingsvat van gasvormige verontreinigingen in het algemeen en van waterstof in het bijzonder storend is. Deze verontreinigingen kunnen bij de fabricage 25 van de lampen worden geïntroduceerd (bijvoorbeeld tijdens het zogenaamde panpen van de lamp), maar ook is het mogelijk dat deze gassen tijdens de levensduur van de lamp uit onderdelen van het ontladingsvat of uit de gasvulling worden vrijgemaakt. Waterstof in het ontladingsvat geeft reeds bij zeer kleine hoeveelheden aanleiding tot een aanzienlijke 30 verhoging van de (her)ontsteekspanning. Teneinde dit bezwaar te ondervangen is het wel bekend in de lamp een waterstofgetter te gebruiken (bijvoorbeeld bestaande uit zirkoon). Bij een binnen het ontladingsvat gelegen getter bestaat het gevaar, dat de getter tijdens het bedrijf van de lamp door de gassen die zich in het ontladingsvat bevinden, 35 wordt aangetast. Bij voorkeur bevindt een dergelijke getter zich daarcm op een plaats gelegen tuiten het keramische ontladingsvat doch binnen een rondom het ontladingsvat gelegen buitenballon. Daarbij is het dan noodzakelijk, dat transport van waterstof plaatsvindt van het ontladings- 800 32 16 *· ·» PHN 9754 3 vat naar de buitenballon.

Een keramische wand heeft een geringere permeabiliteit voor waterstof dan bijvoorbeeld kwarts. Het is derhalve wenselijk dat de waterstof langs andere weg het ontladingsvat kan verlaten. Gevonden is, 5 dat een doorvoerorgaan voor dit doel geeigend is, in het bijzonder een doorvoerorgaan dat materiaal bevat, dat in hoge mate voor waterstof permeabel is, zoals niobium.Dit metaal is echter om de eerder genoemde redenen in een ontladingsvat met een gasmengsel dat een halogenide bevat minder gewenst.

10 De uitvinding heeft tot doel een halogenide bevattende lamp met een keramisch ontladingsvat te verschaffen, waarbij de nadelen van de bekende lampen vermeden worden, waarbij geen aantasting van een door-voerorgaan optreedt en waarbij ongewenste gassen, zoals waterstof, het ontladingsvat gemakkelijk kunnen verlaten.

15 Een hogedrukontladingslamp voor vertikale brands tand van de in de aanhef genoemde soort heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk, dat het stroomdoorvoerorgaan dat zich bevindt aan het bovenste uiteinde van het ontladingsvat althans aan zijn naar de ontlading gekeerde zijde uit materiaal bestaat, dat tegen de inwerking van halogenen 20 en/of halogeniden bestand is, en het stroomdoorvoerorgaan dat zich bevindt aan het andere, lager gelegen uiteinde van het ontladingsvat materiaal bevat dat voor waterstof in hoge mate permeabel is.

De uitvinding berust op het inzicht, dat in een ontladingsvat waarvan de lengte-as tijdens het bedrijf niet meer afwijkt van de 25 vertikaal dan 45° de relatief onbeweeglijke halogenide-molekulen (bijvoorbeeld jodide-molekulen) met een kleine diffusiekoëfficient met de konvéktiestrocm mee in de richting van de bovenste elektrode stijgen. De relatief lichte metaalatonen (zoals bijvoorbeeld natrium of indium) diffunderen door deze ontmenging naar de omgeving van de 30 lager gelegen elektrode. In een lamp volgens de uitvinding wordt voorkomen, dat tussen de reaktieve halogenide-molekulen en de tijdens het bedrijf gevormde halogeenatcmen en het metaal van het lager gelegen stroomdoorvoerorgaan een chemische reaktie optreedt. Gevonden is, dat bij sterkere afwijking van de vertikaal dan 45° (bijvoorbeeld 60°) 35 de genoemde voordelige effekten niet optreden.

Het bovenste stroomdoorvoerorgaan moet derhalve resistent zijn tegen de inwerking van de genoemde halogenen en/of halogeniden. Een voorbeeld van een dergelijk metaal is mclybdeen of wolfram. Gebleken is, 8003216 T* w ΡΗΝ 9754 4 dat het lager gelegen strocmdoorvoerorgaan kan bestaan uit materiaal, dat een relatief hoge permeabiliteit heeft voor waterstof doch niet noodzakelijkerwijze resistent behoeft te zijn voor de aggressieve halogenen en/of halogeniden. Het lager gelegen stroomdoorvoerorgaan bestaat 5 bijvoorbeeld uit niobium en/of tantaal. Niobium heeft niet alleen een hoge permeabiliteit voor waterstof, maar heeft eveneens een uitzettings-koëfficient die ongeveer overeenkomt met de uitzettingskoëfficient van dichtgesinterd aluminiumoxyde, Daarbij komt, dat niobium een geschikte getter is voor andere in het ontladingsvat aanwezige ongewenste 10 gassen zoals zuurstof, stikstof en koolmonoxyde.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van een hogedrukontladings-lamp volgens de uitvinding bestaat het bovenste strocmdoorvoerorgaan uit niobium waarop een naar de ontlading gekeerd schild aanwezig is, bestaande uit materiaal dat tegen de inwerking van halogenen en/of halogeniden 15 resistent is. Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel, dat ook het bovenste doorvoerorgaan uit materiaal (niobium) bestaat met een ten opzichte van het genoemde aluminiumoxyde gunstige uitzettingskoëfficient. Het schild bestaat bijvoorbeeld uit smeltglas, dat tegen de inwerking van halogenen en/of halogeniden bestand is. Ook kan het schild bestaan 20 uit een laagje molybdeen, dat op de niobiumwand is aangebaracht, bijvoorbeeld door opdampen. Bij voorkeur bestaat het schild uit een kapje van molybdeen, dat over het strocmdoorvoerorgaan (bijvoorbeeld bestaande uit een niobiumbus) is geplaatst en verbindingsglas voor het verbinden van het kapje met het strocmdoorvoerorgaan.

25 Uitvoeringsvormen van hogedrukontladingslampen volgens de uitvinding zijn nader toegelicht aan de hand van een tekening.

Hierin toont fig. 1 schematisch een uitvoeringsvorm van een hogedrukkwikdampontladingslamp volgens de uitvinding deels in aanzicht, deels in langsdoorsnede, en toont 30 fig. 2 in langsdoorsnede een ontladingsvat van een andere uitvoeringsvorm van een hogedrukkwikdampontladingslamp.

De lamp volgens fig. 1 bevat een vakuumdicht afgesloten buisvormig ontladingsvat 1, waarvan de wand bestaat uit doorzichtig dicht gesinterd polykristallijn aluminiumoxyde. In het ontladingsvat is een 35 gasvulling van kwik en een edelgas aanwezig alsmede van een of meer halogeniden. Aan de uiteinden van het ontladingsvat staan elektroden 2 en 3 opgesteld, waartussen tijdens het bedrijf van de lamp een ontlading onderhouden wordt. Elke elektrode is bevestigd aan een stroon- 8003216 PHN 9754 5 doorvoerorgaan (4 respektievelijk 5). Deze strocmdoorvoerorganen zijn net behulp van tegen de in het ontladingsvat aanwezige gasatmosfeer resistent verbindingsglas 6 aan een keramisch deksel 7 respektievelijk 8 bevestigd. Dit glas bestaat bijvoorbeeld uit Al^, La^ ^ Si02' 5 zoals onder andere is beschreven in USP 4.122.042 (PHN 8482). De deksels 7 respektievelijk 8 zijn aan de wand van het ontladingsvat met behulp van een sinterverbinding vakuumdicht verbonden (zie bijvoorbeeld DE-PS 2.814.411 (PHN 8766)). Het ontladingsvat is omgeven door een buitenballon 9 die is voorzien van een lampvoet 10. Binnen deze 10 buitenballon bevinden zich voorts de stroanverbindingsdraden 11 en 12, die met de doorvoerorganen 4 respektievelijk 5 zijn verbonden. Het ontladingsvat 1 is tijdens het branden van de lamp zodanig geplaatst, dat de lengte-as niet meer afwijkt dan 45° van de vertikaal. In de tekening valt bij wijze van voorbeeld de lengte-as 13 van het ontladingsvat 1 15 samen met de vertikaal. De lamp moet daarbij gedacht worden te zijn geplaatst in een rechtopstaande positie met delarapvoet 10 beneden.

Het strocmdoorvoerorgaan 4, dat dan is gelegen aan het bovenste uiteinde van het ontladingsvat 1 bestaat uit een bus van molybdeen, dat tegen de inwerking van halogenen (zoals J2, Br2, CL2) en/of halogeniden 20 (zoals HgJ2, NaJ, TLJ) resistent is. Het strocmdoorvoerorgaan 5, dat zich bevindt aan het andere, lager gelegen uiteinde van het ontladingsvat bestaat uit niobium, dat een hoge permeabiliteit voor waterstof heeft doch tijdens het bedrijf weinig resistent is tegen halogenen en/of halogeniden. De waterstof die in het ontladingsvat aanwezig is, begeeft 25 zich via het strocmdoorvoerorgaan 5 naar de tussen het ontladingsvat en de buitenballon gelegen ruimte (waar zich een waterstofgetter kan bevinden). Door de specifieke stand van het ontladingsvat begeven zich tijdens het bedrijf van de lamp (als de temperatuur in het ontladingsvat hoog is) de relatief aggressieve halogeniden (en de gevormde halogenen) 30 die een geringe diffusiekoëfficient hebben, met de konvektiestrocm mee in de richting van doorvoerorgaan 4. De lichte metaalatanen bevinden zich door de ontmenging die tijdens het bedrijf optreedt nabij 5.

In een praktische uitvoeringsvorm van de hierboven beschreven lamp is het ontladingsvat 1 gevuld met argon tot een druk van 5300 Pa 35 (4o Torr) en voorts 0,4 mg indium, 17,5 mg kwik, 3,7 mg thalliumjodide, 30 mg natriumjodide en 2 mg kwikjodide. Het ontladingsvat heeft een lengte van circa 49 mm en een inwendige diameter van circa 11,5 irm (elektrodenafstand 33 mm). Tijdens het bedrijf neemt de in fig. 1 weergegeven 8003216

Claims

23. De strocmdoorvoercrganen 24 en 25 (niobium) zijn met behulp van verbindingsglas 26 in het ontladingsvat geplaatst. Het bovenste strocm-doorvoerorgaan 24 is aan zijn naar de ontlading gekeerde zijde voorzien van een kapje 27 van molybdeen, dat dient als schild voor het niobium. Het voorkomt dat het niobium strocmdoorvoerorgaan 24 tijdens het bedrijf van de lamp door halogenen en/of halogeniden wordt aangetast. Het kapje 27 is aan 24 bevestigd met een puntlasverbinding en met verbindingsglas, hetzelfde glas als 26 (bijvoorbeeld het eerder genoemde glas volgens USP 4.122.042). De konstruktie is zodanig, dat de gasat- ‘ mosfeer niet in aanraking komt met de niobiumwand van het stroardcor-15 voerorgaan 24. 20 25 30 35 8003216 >-. V-- PHN 9754 7

1. Hogedrukontladingslamp voor vertikale brandstand met een keramisch vakuumdicht afgesloten buisvormig ontladingsvat waarvan de lengte-as tijdens bedrijf niet meer 45° afwijkt van de vertikaal, in welk ontladingsvat een gasvulling aanwezig is die een halogeen en/of 5 een halogenide bevat, waarbij aan de uiteinden van het ontladingsvat elektroden staan opgesteld, waartussen tijdens het bedrijf van de lamp de ontlading onderhouden wordt, waarbij elke elektrode is bevestigd aan een in de wand van het ontladingsvat opgencmen strocmdoorvoer-orgaan, met hetkenmerk, dat het strocmdoorvoerorgaan dat zich bevindt 10 aan het bovenste uiteinde van het ontladingsvat althans aan zijn naar de ontlading gekeerde zijde uit materiaal bestaat, dat tegen de inwerking van halogenen en/of halogeniden bestand is, en het strocmdoorvoerorgaan dat zich bevindt aan het andere, lager gelegen uiteinde van het ontladingsvat materiaal bevat dat voor waterstof in hoge mate permeabel is,

2. Hogedrukontladingslairp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bovenste stroomdoorvoerorgaan bestaat uit molybdeen en/of wolfram en het andere lager gelegen strocmdoorvoerorgaan bestaat uit niobium en/of tantaal.

3. Hogedrukontladingslamp volgens conclusie 1, net het kenmerk, 20 dat het bovenste strocmdoorvoerorgaan bestaat uit niobium, dat is voorzien van een naar de ontlading gekeerd schild van materiaal, dat tegen de inwerking van halogenen en/of halogeniden resistent is.

4. Hogedrukontladingslamp volgens conclusie 3, net het kenmerk, dat het schild bestaat uit molybdeenkapje, dat over het doorvoerorgaan 25 is geplaatst, en verbindingsglas voor het verbinden van het kapje net het doorvoerorgaan. 30 35 8003216