NL8005026A

NL8005026A - Hogedrukontladingslamp.

Info

Publication number: NL8005026A
Application number: NL8005026A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1982-04-01
Also published as: NL185482B; US4475061A; BE890205A; HU184878B; CA1161098A; JPH031777B2; GB2083281A; GB2083281B; NL185482C; JPS5778763A; DE3133642A1; DE3133642C2; FR2490006B1; FR2490006A1

Description

τ i ^ a PHN 9838 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Hogedrukontladingslanp"

De uitvinding heeft betrekking op een hogedrukontladingslanp met een keramisch ontladingsvat, voorzien van een ioniseerbare vulling welke in de bedrij fstoestand van de lamp een in overmaat aanwezige komponent bevat, en waarin zich twee elektroden bevinden tussen welke 5 tijdens bedrijf van de lamp de ontlading plaatsvindt, waarbij een elektrode is bevestigd aan een stiftvormig strcomtoevoerorgaan, dat net een nauwe passing is omgeven door een einddeel van het ontladingsvat en daaraan door middel van een smeltglas verbinding gasdicht is verbonden, en welk einddeel althans ten dele een uitwendige diameter heeft kleiner 10 dan de grootste uitwendige diameter van het ontladingsvat.

Een dergelijke lanp is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7612120 (PHN 8591). Een voordeel van de bekende lanp is, dat door de konstruktie van het einddeel het tijdens lanpbedrijf in het einddeel gedissipeerde vermogen relatief klein is, hetgeen gunstig is voor de 15 terrperatuurbeheersing van het ontladingsvat. Bij deze bekende lamp strekt de smeltglasverbinding zich uit over de gehele lengte waarover het stroontoevoerorgaan met nauwe passing door het einddeel is omgeven. Gebleken is dat een dergelijke konstruktie aanleiding kan geven tot aantasting van de smeltglasverbinding door kanponenten van de vulling van 20 het ontladingsvat. Dergelijke aantasting heeft tot gevolg dat deze kom-ponenten van de vulling althans ten dele aan de ontlading onttrokken worden, waardoor de lampeigenschappen nadelig worden beïnvloed en de levensduur van de lanp wordt begrensd.

De uitvinding beoogt een middel te geven ter voorkoming of 25 althans ter vermindering van de mogelijke aantasting van de srreltglas-verbinding door kcaponenten van de vulling van het ontladingsvat.

Een lanp van de in de aanhef genoemde soort is volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de smeltglasverbinding zich zover in de nauwe passing uitstrekt in de richting van de elektrode dat in de be-30 drijf stoestand van de lanp de temperatuur van het naar de ontlading toe gekeerde oppervlak van de smeltglasverbinding tenminste 50 K lager is dan de temperatuur van dat deel van de vulling welke de dampdruk van de in overmaat aanwezige komponent bepaalt.

8005026 PHN 9838 2

* X V

In een lamp volgens de uitvinding bezit het naar de ontlading toegekeerde oppervlak van de smeltglasverbinding tijdens bedrijf van de lamp een temperatuur die lager is dan de hoogste temperatuur van het niet verdampte gedeelte van de in overmaat aanwezige kampenent. Gevonden 5 is dat in het algemeen reeds een temperatuurverschil van 50 K een aanzienlijke vergroting van de levensduur van de lamp oplevert. De grote invloed van een dergelijk, relatief klein temperatuurverschil kan verklaard worden uit het feit, dat de reaktiviteit tussen de vulling van het ontladingsvat en de smeltglasverbinding in het algemeen met stijgen-10 de tenperatuur exponentieel toeneemt.

Onder een keramische wand wordt verstaan een wand bestaande uit monokristallijn materiaal (bijvoorbeeld saffier) of polykristallijn materiaal (bijvoorbeeld dichtgesinterd aluminiumoxyde).

Stiftvormig orgaan is in de onderhavige aanvrage gebruikt 15 in de betekenis van een dun staafje met een diametergrootte tussen 200^um en 1,5 irm. Hierbij is de kleinste waarde bepaald door de praktische bewerkbaarheid van het staafje en de grootste waarde door in de praktijk optredende warmtespanningen tussen stift en het einddeel van het ontladingsvat.

20 Uit de Nederlandse octrooiaanvrage 6600086 is een hogedruk- ontladingslamp bekend, voorzien van een afsluitorgaan dat met nauwe passing door het ontladingsvat is amgeven en aan een uiteinde van het ontladingsvat door middel van een gasdichte verbinding aan het ontladingsvat is verbonden. Bij deze bekende lamp is het afsluitorgaan echter uit-25 gevoerd als een metalen tos, met een uitwendige diameter welke nagenoeg gelijk is aan de inwendige diameter van het ontladingsvat. Gebleken is dat deze konstruktie, als gevolg van relatief grote oppervlakken van het afsluitorgaan en ontladingsvateinde, leidt tot relatief grote ver-mogensverliezen. Afgeleid kan warden dat bij een lamp volgens de bekende 30 octrooiaanvrage de relatief grote vermogensverliezen als gevolg van deze oppervlakken het bereiken van een hoge tenperatuur van het in overmaat aanwezige deel van de bulling bemoeilijkt.

De hoogste tenperatuur van het niet verdampte gedeelte van de in overmaat aanwezige komponent van de vulling van het ontladingsvat 35 bepaalt de dampdruk van die komponent. Deze hoogste tenperatuur wordt wel danpdrukbepalende tenperatuur genoemd. Uiteraard leidt een hogere danp-drukbepalende tenperatuur tot een hogere dampdruk. Met name lampen met goede eigenschappen ten aanzien van kleurtenperatuur en kleurpunt van de 8005026 > « ? s PHN 9838 3 uitgezonden straling vereisen veelal een relatief hoge dampdruk en bijgevolg een hoge dampdrukbepalende temperatuur. Een voordeel van een lamp volgens de uitvinding is nu dat dergelijke hoge dairpdrukbepalende temperaturen gerealiseerd kunnen worden zonder het gevaar te lopen dat het 5 smeltglas aangetast wordt.

Bij een voordelige uitvoeringsvorm van een lamp volgens de uitvinding is de nauwe passing gerekend vanaf de elektrode over tenminste 3 mm vrij van de smeltglasverbinding. Een dergelijke uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat de smeltglasverbinding zich qp een zodanige 10 relatief grote afstand van de ontlading bevindt, dat de temperatuur van het naar de ontlading toegekeerde oppervlak van de smeltglasverbinding tenminste 100 K lager is dan de dampdrukbepalende temperatuur, waardoor op reproduceerbare wijze een aanzienlijke vergroting van de levensduur van de lamp bereikbaar is.

15 In geval van een voorkeursuitvoering van een lamp volgens de uitvinding, met een in hoofdzaak cirkelcilindrisch ontladingsvat welke lamp een tijdens bedrijf cpgenomen vermogen van ten hoogste 100 W heeft, bedraagt de lengte waarover het stroomtoevoerorgaan met nauwe passing door het einddeel is amgeven tenminste tweemaal de inwendige diameter 20 van het ontladingsvat. Gebleken is dat op deze wijze, zelfs in geval van lampen met relatief kleine afmetingen van het ontladingsvat, zowel een voldoend lage waarde van de temperatuur van het naar de ontlading toegekeerde oppervlak van de smeltglasverbinding als ook een goed gasdichte afsluiting door middel van de smeltglasverbinding verkrijgbaar is.

25 Het ontladingsvat van een lairp volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld bestaan uit een buis welke aan een uiteinde tapvormig ... , . . , diameter kleiner dan die van de buis, uitloopt in een einddeel met een /welk einddeel net nauwe passing het stroomtoevoerorgaan omgeeft. Met voordeel is het einddeel van het ontladingsvat van een lamp volgens de uitvinding een gasdicht ingesinterde, 30 uitstekende prop. Een dergelijke konstruktie is relatief eenvoudig te maken.

De vulling van het ontladingsvat kan bijvoorbeeld als kompo-nenten natrium, kwik en een edelgas, of kwik, een of meer haloge-niden en een edelgas bevatten.

35 Uitvoeringsvoorbeelden van lampen volgens de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van een tekening. In de tekening toont fig. 1 schematisch een lamp volgens de uitvinding; 8005026 PHN 9838 4 fig. 2 is een doorsnede van het ontladingsvat van de lamp volgens fig. 1; fig. 3 geeft een eerste variant van een ontladingsvatkon-struktie weer.

S Tenslotte is een tweede variant van een ontladingsvatkon- struktie in fig. 4 afgebeeld.

De in fig. 1 getoonde lanp heeft een buitenballon 1 voorzien van een lampvoet 2. In de door de buitenballon 1 omsloten ruimte bevindt zich een ontladingsvat 3 voorzien van twee elektroden 4, 5.

10 Elektrode 4 is via een stiftvormig strocmtoevoerorgaan 40 verbonden met een uiteinde van een starre toevoergeleider 6, waarvan het andere uiteinde verbonden is met een eerste, aansluitkontakt van de lampvoet 2. Elektrode 5 is via een stiftvormig strocmtoevoerorgaan 50 en een metalen bandje 7 verbonden met een starre toevoergeleider 8. Toevoergeleider 8 15 is aangesloten op een tweede aansluitkontakt van de lampvoet 2.

Het ontladingsvat 3 is in fig. 2 afzonderlijk in doorsnee weergegeven. Het ontladingsvat is opgebouwd uit een buisvormig gedeelte 30 met cirkelcilindrische vorm. Het gedeelte 30 is aan beide uiteinden voorzien van gasdicht ingesinterde uitstekende proppen 3i. De sinter-20 verbindingen zijn met 32 aangegeven. Elk einddeel 31 cmgeeft net nauwe passing een stiftvormig strocmtoevoerorgaan 40, 50. Aan het stiftvormige stroomtoevoerorgaan 40 is de elektrode 4 bevestigd, en elektrode 5 is bevestigd aan het stiftvormige strocmtoevoerorgaan 50. Elk der stiftvormige strocmtoevoerorganen 40, 50 is aan een einddeel 31 verbanden 25 door middel van een gasdichte smeltglasverbinding 10, welke zich deels in de nauwe passing uitstrekt in de richting van de elektrode.

Bij de in fig. 3 weergegeven variant van de konstruktie van het ontladingsvat 3 is de gasdicht ingesinterde uitstekende prop 33 over het vrij uitstekende deel van zijn lengte uitgevoerd met een 30 kleinere diameter dan over het door middel van een sinterverbinding 34 aan deel 30 bevestigde lengtedeel.

Een tweede variant van de konstruktie van het ontladingsvat 3 is in fig. 4 aangegeven. Hierbij bestaat het ontladingsvat 3 uit een enkele buis 35 welke aan een uiteinde tapvormig uitloopt in een 35 einddeel dat een stroomtoevoerorgaan 40 met nauwe passing cmgeeft. Het einddeel en het strocmtoevoerorgaan zijn door middel van een smeltglasverbinding 10 gasdicht verbonden.

In een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een lanp roet een 8005026 PHN 9838 5 konstruktie als beschreven aan de hand van fig. 1 en 2 bestaat het clrkelcilindrische deel 30 en de einddelen 31 uit dicht gesinterd aluminiumoxyde. Hierbij heeft het clrkelcilindrische deel een inwendige diameter van 2,5 mm en eenuitwendige diameter van 3,5 mm. De beide 5 einddelen omgeven ieder met nauwe passing over een lengte van circa 11 nm, zijnde circa 4 maal de inwendige diameter van het ontladingsvat de stift-vormige stroantoevoerorganen 4o, 50 welke een diameter van u,7 nm bezitten. De stiftvormige stroantoevoerorganen bestaan uit niobium. Het gebruik van nolybdeen als materiaal voor de stroantoevoerorganen is 10 ook mogelijk. De einddelen hebben een uitwendige diameter van circa 2,5 itm en een inwendige diameter van circa 0,8 mm. De elektroden 4, 5 bestaan elk uit een wolfraampen ter lengte van 3 nm met een doorsnee van 0,2 mm. De elektrodenafstand is 11 nm.

De smeltglasverbinding tussen einddeel en stiftvormig 15 strocmtoevoerorgaan bestaat uit een aardalkalioxyden bevattend smeltglas, dat zich in de nauwe passing in de richting van de elektrode uitstrekt over een lengte van circa 3 mm. Gerekend vanaf de elektrode is de nauwe passing over een afstand van circa 8 ram vrij van de smeltglasverbinding.

De vulling van het ontladingsvat bevat amalgaam bestaande 20 uit 27 gew.% Na en 73 gew.% Hg. Naast natrium en kwik bevat het ontladingsvat xenon dat bij 3QQ K een druk heeft van circa 5° kPa. De lamp wordt bedreven op een voedingsbron van 220 V, 50 Hz, waarbij in serie met de lamp een induktieve stabilisatieballast van 1,4 H is geschakeld.

Het door de lamp opgenomen vermogen bedraagt hierbij circa 30 W en de 25 specifieke lichtstroom 44 bn/W bij een kleurtemperatuur van 2450 K. Het door de einddelen van deze lamp gedissipeerde vermogen bedraagt circa 8 W. De dampdrukbepaiende temperatuur bedraagt hierbij circa 1210 K, terwijl de temperatuur aan het naar de ontlading toegekeerde oppervlak van de smeltglasverbinding circa 1000 K is. Na 3000 branduren is aan de 30 hand van elektrische en lichttechnische eigenschappen van de lamp geble-ken dat de ontladingsvatvulling nagenoeg konstant is gebleven.

In een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een lamp volgens de uitvinding waarbij de konstruktie van het lampvat overeenkomt met de in fig. 3 af geheelde variant, wijken de afmetingen als volgt af van de 35 hierboven beschreven lamp; de elektrodenafstand is vergroot tot 15 mm, terwijl de einddelen over het vrij uitstekende deel van hun lengte een uitwendige diameter hebben van circa 1,5 nm. Gerekend vanaf de elektrode is de nauwe passing over een afstand van circa 7 rrm vrij van de smeltglas- 8005026 PHN 9838 6 verbinding. De vulling van het ontladingsvat is gelijk gekozen aan de vulling van het ontladingsvat van de eerder beschreven lamp. Het door de lamp opgenomen vermogen bedraagt in dit geval 25 W en de specifieke lichtopbrengst 51 lm/W waarbij de kleurtenperatuur circa 2300 K is. Het 5 door de einddelen gedissipeerde vermogen kan hierbij op circa 6,6 W geschat worden. De dampdrukbepalende temperatuur bedraagt in dit geval circa 1190 K en het naar de ontlading toegekeerde oppervlak van de snelt-glasverbinding heeft onder deze omstandigheden een temperatuur van circa 1000 K, 10 In een derde uitvoeringsvoorbeeld van een lamp volgens de uit vinding waarbij de konstruktie van het lairpvat overeenkomt net de in fig. 3 afgebeelde variant, zijn de afmetingen identiek aan de volgens het tweede uitvoer ingsvoorbeeld. De vulling van het ontladingsvat wijkt echter in dit geval in zoverre af, dat bij 300 K de xenondruk · 15 circa 130 kPa bedraagt. Deze lamp heeft een specifieke lichtstroom van 54 Ιιη/W bij een kleurtenperatuur van circa 2120 K en kleurpuntskoordi-naten x = .517; y = .418. Na 4000 hranduren hebben deze grootheden de volgende waarden:

- specifieke lichtstroom circa 54 lm/W

20 - kleurtenperatuur circa 2080 K

- kleurpuntskoordinaten x = .523; y = .421.

Dit duidt erop dat de vulling van het ontladingsvat gedurende de 4000 brarduren nagenoeg konstant gebleven is.

Bij een lamp niet volgens de uitvinding, waarbij de afmetingen 25 van het ontladingsvat overeenkomen met die van de lanp volgens het tweede uitvoeringsvoorbeeld met dien verstande dat de einddelen een uitwendige diameter hebben gelijk aan de uitwendige diameter van het buisvormige deel van het ontladingsvat, is voor het bereiken van een daip-drukbepalende temperatuur tijdens lampbedrijf van 1190 K een zodanig 30 hoog vermogen vereist, dat de wand van het ontladingsvat ter plaatse van de ontlading in temperatuur stijgt boven de voor dichtgesinterd aluminium-oxide toelaatbare waarde van 1500 K. Het hierbij in de gedis sipeerde vermogen zal circa 9-.2 W bedragen.

35 8005026

Claims

1. Hogedrukontladingslamp met een keramisch ontladingsvat, voor zien van een ioniseerbare vulling welke in de bedrijfstoestand van de lamp een in overmaat aanwezige kcnponent bevat, en waarin zich twee elektroden bevinden tussen welke tijdens bedrijf van de lamp de ont-g lading plaatsvindt, waarbij een elektrode is bevestigd aan een stift-vormig strocratoevoerorgaan, dat met een nauwe passing is cmgeven door een einddeel van het ontladingsvat en daaraan door middel van een smeltglasverbinding gasdicht is verbonden, en welk einddeel althans ten dele een uitwendige diameter heeft kleiner dan de grootste uitwendige dia-10 meter van het ontladingsvat, met het kenmerk, dat de sireltglasverbinding zich zover in de nauwe passing uitstrekt in de richting van de elektrode dat in de bedrijfstoestand van de lanp de tenperatuur van het naar de ontlading toegekeerde oppervlak van de smeltglasverbinding tenminste 50 K lager is dan de temperatuur van dat deel van de vulling welke de 15 dampdruk van de in overmaat aanwezige kcnponent bepaalt.

2. Lamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat gerekend vanaf de elektrode de nauwe passing over tenminste 3 mn vrij is van de smeltglasverbinding,

3. Lanp volgens conclusie 1 of 2, met een in hoofdzaak cirkel" 20 cilindrisch ontladingsvat en een tijdens bedrijf van de lamp opgencmen vermogen van ten hoogste 100 W, net het kenmerk, dat de lengte waarover het stroomtoevoerorgaan met nauwe passing door het einddeel is cmgeven, tenminste tweemaal de inwendige diameter van het ontladingsvat bedraagt. 25

4. Lanp volgens conclusie 1, 2 of 3, net het kenmerk, dat het einddeel een gasdicht ingesinterde, uitstékende prop is. 30 35 8005026