NL8302799A

NL8302799A - Metaalhalogenide gasontladingslamp met middelen voor het onderdrukken van convectiestromen in de ballon, en werkwijzen voor het bedrijven en vervaardigen daarvan.

Info

Publication number: NL8302799A
Application number: NL8302799A
Authority: NL
Original assignee: Gte Prod Corp
Priority date: 1982-08-18
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1984-03-16
Also published as: BE897544A; JPS5981830A; GB8322105D0; IT8322527A0; GB2126007A; DE3329280A1; GB2170647B; GB2170647A; US4499396A; FR2532114A1; GB8606063D0; IT1235449B; FR2532114B1; GB2126007B; CA1215099A

Description

* η - 1 - » *

Metaalhalogeni.de gasont ladings lamp met middelen voor het onderdrukken van convectiestromen in de ballon, en werkwijzen voor het bedrijven en vervaardigen daarvan.

5 De uitvinding heeft betrekking op het gebied van de metaalhalogenide boogontladingslampen met middelen voor het onderdrukken van convectiestromen in de ballon tijdens bedrijf van dergelijke lampen en op werkwijzen voor het bedrijven en vervaardigen van deze lampen.

10 Metaalhalogenide boogontladingslampen zijn goed bekend. Zij worden vaak toegepast bij commercieel gebruik vanwege hun grote specifieke lichtstroom en lange levensduur. Zie IIS Lighting Handbook, 1981 Reference Volume, Section 8.

15 De term specifieke lichtstroom die hier wordt gebruikt, is een maat van de totale lichtstroom die door een lichtbron over alle golflengten wordt uitgezonden uitgedrukt in lumen, gedeeld door het totale vermogen dat in de lichtbron wordt ingevoerd, uitgedrukt in Watt. De uitdruk-20 king handhaving of lichthandhaving is gedefinieerd als verhouding van de hoeveelheid licht op een gegeven oppervlak, een zekere tijd tot de hoeveelheid licht op hetzelfde oppervlak en afkomstig uit dezelfde lamp op een begin- of referen-tietijdstip; de handhavingsverhouding is een dimensieloos 25 getal dat gewoonlijk wordt uitgedruk als een percentage.

Een typische commerciële metaalhalogenide boogontladingslamp omvat een ontladingsbuis van kwarts of gesmolten silieiumoxyde die hermetisch dicht is opgesloten in een ballon van borosilicaatglas. De ontladings-30 buis die zelf hermetisch dicht is, is voorzien van wolfraam- elektroden die in zijn uiteinden zijn gesmolten, en bevat een vulling die bestaat uit kwik, metaalhalogenide toevoegingen en een edelgas om het starten te vergemakkelijken.

De ballon is in het algemeen gevuld met stikstof of met 35 4 8302799 - 2 - tf 4 " s een ander inert gas met een druk die lager is dan de atmosferische druk.

Een bepaald probleem dat verbonden is met metaalhalogenidelampen is natriumverlies vanuit de ontla-5 dingsbuis. De meeste metaalhalogenidelampen bevatten een natriumverbinding als een bestanddeel, van de vulling van de ontladingsbuis. Aangenomen wordt dat tijdens bedrijf van de lamp een foto-elektrisch proces dat wordt veroorzaakt door een stroom ultraviolette straling die uit 10 de ontladingsbuis wordt uitgezonden en die valt op de onderdelen van het draagstel, elektronen vrijmaakt die naar de ontladingsbuis migreren en zich daar op verzamelen.

De elektronen op de buitenkant van de ontladingsbuis brengen een elektrisch veld tot stand dat natriumionen 15 door de wand van de ontladingsbuis heen trekt tot in de atmosfeer van de ballon. Dit proces vermindert de concentratie van natrium in de ontladingsbuis hetgeen oorzaak is van een vermindering van de specifieke lichtstroom en van de handhaving en, uiteindelijk, van een verkorting van 20 de levensduur van de lamp. Voor een in bijzonderheden gaande uitleg van het natriumverlies, zie Electric Discharge Lamps, van John. F. Waymouth, The M.I.T. Press, 1971, hoofdstuk 10, en verdere verwijzingen die daarin zijn genoemd.

Een ander probleem dat is verbonden met metaal-25 halogenidelampen die op de binnenkant van de ballon een bekleding met een fosfor hebben, is de reaktie van de fosfo-ren met reduktiemiddelen. De fosforen die worden gebruikt in sterke ontladingslampen, zijn beperkt tot zeer stabiele fosforen, zoals de orthovanadaten, vanwege de hoge optredende 30 temperatuur. De orthovanadaten die metaaloxyden zijn, kunnen worden gereduceerd door de aanwezigheid van een reduktie-middel, zoals waterstof, in de atmosfeer van de ballon.

Dit veroorzaakt een versneld verlies aan rendement van de fosfor en vergroot de absorptie door de fosfor van uitge-35 zonden licht ten gevolge van zwart worden.

8302799 w j % - 3 -

Nog een ander probleem dat wordt ondervonden met metaalhalogenidelampen is de mogelijkheid dat een elektrische ontlading tot stand komt tussen de aansluitdraden van de uitwendige bedrading. Dit "overslag"-probleem is in 5 het bijzonder van betekenis wanneer de atmosfeer van de ballon een lage druk heeft, bijvoorbeeld tussen 50 ^um en 10 torr. Voor een uitleg in bijzonderheden van het overslag-probleem, daarbij inbegrepen typerende Paschen-krommen die de ontstekingsspanning tonen als funktie van de vuldruk 10 voor verschillende gassen, zie Light Sources, van W.

Elenbaas, Crane, Russak & Co., Inc., New York, 1972.

Weer een ander probleem met metaalhalogenidelampen is warmteverlies uit de ontladingsbuis door middel van convectiestromen in de atmosfeer van de ballon. In het 15 algemeen gesproken is het zo dat het totale rendement van een metaalhalogenidelamp wordt verbeterd door verhoging van de bedrijfstemperatuur van de wand van de ontladingsbuis. Verhoging van de bedrijfstemperatuur veroorzaakt dat een grotere hoeveelheid van de metaalhalogenide toevoegingen 20 in de dampfase aanwezig is. Gewoonlijk wordt een teveel aan toevoegingen voorzien om te zorgen voor een verzadigde dampfase in de ontladingsbuis. In de«meeste gevallen worden bij de aanwezigheid van meer toevoegingen in dampvorm de lichtopbrengst en de kleurtemperatuur van de lamp beter.

25 Het is daarom van belang warmte die door convectie verloren raakt, tot een minimum te beperken.

In metaalhalogenidelampen met een geringe aansluitwaarde, bijvoorbeeld 100 Watt of minder, is het vermijden van warmteverlies door convectie de belangrijkste 30 zorg. Het gevolg is dat de fabrikanten van lampen genoopt werden tot het tot stand brengen van een vacuum of een toestand die vacuum benadert in de ballon, dit ondanks de mogelijke voordelen die met een grotere vuldruk zouden samengaan.

35 In metaalhalogenidelampen met een groter aan- yj.

8302799 , 1 - 4 - sluitvermogen, bijvoorbeeld 175 Watt of meer, is warmteverlies door convectie niet zo kritisch, dat in de ballon een toestand die vacuum benadert, wordt afgedwongen. Deze lampen bevatten in het algemeen een ballonvulling met een 5 druk in koude toestand van ongeveer een halve atmosfeer.

Niettemin beïnvloedt het warmteverlies door convectie de specifieke lichtstroom en de handhaving van deze lampen op nadelige wijze.

In het Amerikaanse octrooischrift 4.281.274 10 wordt een scherm van glas beschreven die de ontladingsbuis van een metaalhalogenide ontladingslamp omgeeft.Daarbij wordt gesuggereerd dat het scherm het verlies van natrium uit de ontladingsbuis verhindert door ultraviolette straling vast te houden en door de ontladingsbuis af te schermen 15 tegen foto-elektronen.

Het is daarom een doel van de uitvinding de gebreken van de stand van de techniek te vermijden.

Een tweede doel van de uitvinding is het verminderen van warmteverlies door convectie in metaal-20 halogenidelampen met een aanzienlijke vuldruk in de ballon, en daardoor de bedrijfseigenechappen van zulke lampen te verbeteren.

Een ander doel van de uitvinding is het verminderen van natriumverlies in metaalhalogenidelampen.

25 Weer een ander doel van de uitvinding is het verbeteren van de handhaving van het fosforrendement in metaalhalogenidelampen die een bekleding met een fosfor hebben op de binnenkant van de ballon.

Nog een ander doel van de uitvinding is het 30 verbeteren van de veiligheid van metaalhalogenidelampen.

Deze doelen worden bereikt in het ene aspekt van de uitvinding door te voorzien in een metaalhalogenide-lamp met een aanzienlijk vuldruk van de ballon en het daarbij opnemen van middelen voor het onderbreken van convectie-_ 35 stromen in de atmosfeer van de ballon.

8302799 - 5 - 0 ·*.

De uitvinding wordt hierna toegelicht met een beschrijving van de beste uitvoering die aanvrager voor ogen staat van de uitvinding aan de hand van enkele uit-voeringsvoorbeelden, welke beschrijving verwijst naar een 5 tekening.

Eig. 1 is een zijaanzicht van een uitvoerings-voorbeeld van de uitvinding in een metaalhalogenidelamp met een ontladingsbuis met een enkel aansluiteind.

Eig. 2 is een zijaanzicht van een ander uit-10 voeringsvoorbeeld van de uitvinding in een metaalhalogenide- lamp met een ontladingsbuis met een enkel aansluiteind.

Fig. 3 is een zijaanzicht van een derde uit-voeringsvoorbeeld van de uitvinding in een metaalhalogenidelamp met een ontladingsbuis met twee aansluiteinden.

15 Eig. 4 is een stroomschema van een werkwijze voor het vervaardigen van een metaalhalogenidelamp met een omhulling die convectie onderdrukt.

De uitvinding verschaft een middel voor het overwinnen van buitensporig warmteverlies door convectie 20 in de ballon van een metaalhalogenide ontladingslamp. De uitvinding zal een grote spefifieke lichtstroom,waarin verbeterde handhaving en een verbeterde veiligheid mogelijk maken die worden verkregen met metaalhalogenidelampen die een aanzienlijk vuldruk van de ballon vertonen.

25 Warmteverlies door convectie wordt veroor zaakt door het transporteren van warmte vanuit de ontladingsbuis naar de ballon door middel van gasvormige convectie-stromen in de atmosfeer in de ballon. De uitvinding zorgt voor een nagenoeg gehele onderdrukking van convectiestromen 30 in de atmosfeer die zijdelings de ontladingsbuis omgeeft.

Bij onderdrukking van de stromen bestaat er niet langer een middel op basis van convectie voor het transporteren van warmte uit de ontladingsbuis naar de ballon. Aldus wordt warmteverlies door convectie eveneens althans nagenoeg 35 geheel onderdrukt.

8302799 - 6 -

Convectiestromen in een gebied kunnen kwantitatief worden gekenmerkt door het Rayleigh-getal. Het Rayleigh-getal is een dimensieloze parameter die wordt gebruikt bij het bestuderen van convectie-stromen in gassen 5 en die het evenwicht uitdrukt tussen de aandrijvende op waartse krachten die het gevolg zijn van een temperatuurverschil over de grenzen van het gebied, en het diffusieproces in het gas dat de convectiestromen vertraagt en in de richting werkt van het stabiliseren van de stroming.

10 Voor een behandeling in bijzonderheden van het Rayleigh- getal, zie J.S. Turner, Buoyancy Effects in Fluids, hoofdstuk 7, Cambridge University Press, 1973.

In een gebied zullen convectiestromen alleen optreden wanneer het Rayleigh-getal een zekere kritische 15 waarde overtreft. Zelfs na overschrijding van de kritische waarde verschaft het Rayleigh-getal een nuttige maat van de omvang van de conveetie-Stroming in het gebied.

In de typerende metaalhalogenidelamp wordt de door convectie verloren geraakte warmte als buitensporig 20 aangemerkt wanneer deze de warmte die verloren raakt door geleiding in het gas, overtreft. In het gebied tussen de ontladingsbuis en de ballon zijn de waarden van het Rayleigh-getal en van het warmteverlies door convectie in grote mate afhankelijk van twee faktoren: de meetkundige verhoudingen 25 in de lamp; en de druk van het vulgas.

Voor een typische bekende metaalhalogenidelamp met gering aansluitvermogen wordt het warmteverlies door convectie buitensporig wanneer de vuldruk in bedrijf een maximum nadert van ongeveer een tiende atmosfeer. Voor 30 een typerende lamp met gering aansluitvermogen waarin de uitvinding wordt benut, wordt het warmteverlies door convectie buitensporig wanneer de vuldruk in bedrijf een maximum nadert van ongeveer 1 atmosfeer.

Aldus maakt de uitvinding de uitbreiding van 35 de bovengrens van de uitvoerbare bedrijfvuldrukken van de 8302799

t I

ballon van ongeveer een tiende atmosfeer tot een atmosfeer I

in metaalhalogenidelampen met gering aansluitvermogen moge- I

lijk. Het toepassen van een vergrote vuldruk in de ballon I

zonder buitensporig warmteverlies door convectie in deze I

5 lampen met gering aansluitvermogen zal belangrijke voordelen I

in de techniek opleveren. 1

Een eerste voordeel van het vergroten van de I

druk van de vulling in de ballon van een lamp met gering aansluitvermogen is een kleiner verlies van natrium. In 10 het veronderstelde elektrolytische proces trekt de ver

zameling van elektronen op de buitenkant van de ontladingsbuis natrium van binnen de ontladingsbuis naar de buitenkant daarvan. De aanwezigheid van gasmolekulen in de vulling tussen de metalen delen en de ontladingsbuis belemmert de I

15 migratie van elektronen naar de ontladingsbuis. Vergroting I

van de druk in de ballon vergroot de dichtheid van gas- I

molekulen in de atmosfeer en maakt daardoor het verlies I

van natrium kleiner. I

In lampen die op de binnenkant van de ballon I

20 een fosfor-bekleding hebben, is het wenselijk de atmosfeer I

van de ballon in een enigszins geoxydeerde toestand te I

houden teneinde reduktie van de fosforen te vermijden. I

Dit kan worden bereikt door een vulling aan te brengen die I

enigszins een oxidatiemiddel is, zoals stikstof met een I

25 spoor zuurstof. Het inbrengen van een dergelijke vulling I

onder lage druk, bijvoorbeeld met een druk in koude toestand van 1 torr of minder, vergroot in aanzienlijke mate de mogelijkheid van het optreden van een ontlading tussen de I

aansluitdraden van de bedrading buiten de ontladingsbuis. I

30 De gewenste stoichiometrie voor het handhaven van de fosfor I

kan worden verkregen en het overs lagprob leem kan worden I

vermeden door te zorgen voor een enigszins geoxydeerde vul- I

ling met een druk in koude toestand van meer dan 20 torr. I

Dit is een tweede voordeel van het vergroten van de druk 35 van de vulling in de ballon van metaalhalogenidelampen met I

8302799 - 8 - , Μ gering aansluitvemogen.

Nog een ander voordeel van de vergrote vul-druk van de ballon in metaalhalogenidelampen met gering aansluitvermogen is gebaseerd op veiligheid. Indien de 5 ballon om de een of andere reden zou breken, zullen de implosie-krachten tot een minimum worden teruggebracht wanneer de druk in de ballon zo dicht mogelijk ligt bij de buitendruk van de atmosfeer.

In metaalhalogenidelampen met een groot 10 aansluitvermogen zullen de voordelen van een verminderd warmteverlies door convectie in de ballon in het algemeen blijken uit betere prestatiekarakteristieken van specifieke lichtstroom, kleurtemperatuur en handhaving inplaats van in de vorm van een grotere gasdruk in de ballon, zoals het 15 geval is met lampen met gering aansluitvermogen.

Fig. 1 toont een metaalhalogenide ontladings-lamp die omvat een ballon 10 met daarin geplaatst een ont-ladingsbuis 12 met een enkel aansluiteind. De ontladings-buis 12 bevat een vulling waartoe behoren metaalhalogenide 20 toevoegingen 14, waarvan een gedeelte in het algemeen in gecondenseerde vorm blijft tijdens continu bedrijf van de lamp. De ontladingsbuis 12 is in de ballon 10 bevestigd door middel van aansluitdraden 16 en 17 die zijn gelast aan draagstel-aansluitdraden 18, respektievelijk 19. De 25 draagstelaansluitdraden 18 en 19 zijn gelast aan steunaan- sluitdraden 20, respektievelijk 21 die zijn ingebed in een steel 22. In de ballon 10 is een gasvulling 24 aanwezig waarvan een gedeelte is getoond in de tekening als een verzameling stippen. De gasvulling 24 is aanwezig onder 30 een voldoende druk om tijdens werking van de lamp bloot te staan aan convectiestromen. In dit uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding is een convectie-onderdrufckend orgaan 29 een buisvormige huls 28 die aan zijn basis 30 is gesloten en aan zijn bovenkant 32 open is: de basis 30 is 35 het eind van de huls 28 aan de kant van de steel 22, en de 8302799 9 Η - 9 - bovenkant 32 is bet eind van de buis 28 aan de kant van de koepel 34 van de ballon 10. Een bevestigingsorgaan 36 voor de huls 28 omvat twee metalen banden 38 die stevig om de huls 28 zijn geslagen en zijn gelast aan een stabili-5 serende draagsteldraad 39 welke laatste vertikale stabili teit verschaft voor het gehele draadstel door middel van een als een cirkel vervallende ring 40 die nauwsluitend past in de koepel 34 van de ballon 10. Het de convectie-onderdrukkende orgaan 26 is zo gemonteerd dat het werkzaam 10 is ten opzichte van de ontladingsbuis 12, waarbij de huls 28 de ontladingsbuis 12 zijdelings omsluit en de basis 30 de ontladingsbuis 12 om het eind 42 daarvan omgeeft.

Een gasbinder 44 is aan de stabiliserende draagsteldraad 39 gelast onder de basis 30 van de huls 28.

15 De gasbinder 44 verwijdert of vangt waterstof uit de vulling 24. De niet in de tekening getoonde rok van de steel 22 is hermetisch dichtgemaakt op de ballon 10.

Teneinde een minimaal effekt te hebben op de specifieke lichtstroom van de lamp dient de huls 28 in 20 hoge mate doorlaatbaar te zijn voor zichtbaar licht. De specifieke lichtstroom en de kleurtemperatuur van de lamp zullen in het algemeen toenemen met een verhoging van de bedrijfstemperatuur en van de druk in de ontladingsbuis 12.

De huls 28 dient relatief ondoorschijnend te zijn voor 25 infrarode straling teneinde het warmteverlies uit de ontla dingsbuis 12 door middel van straling tot een minimum te beperken. In uitvoeringsvoorbeelden waar een bekleding met een fosfor op de binnenkant van de ballon 10 aanwezig is, dient de huls 28 in hoge mate doorlaatbaar te zijn voor 30 de fosfor-bekrachtigende straling. Voorbeelden van geschikte materialen waaruit de huls 28 kan zijn vervaardigd, zijn kwarts, gesmolten siliciumdioxyde en aluminiumoxyde. Deze materialen hebben de geschiktheid de hoge temperatuur om de ontladingsbuis te weerstaan die wel 700° C kan bedragen.

35 Roestvrij staal met een groot gehalte aan 8302799 * -10- chroom is een voorbeeld van een materiaal dat geschikt is om te worden gebruikt voor de vervaardiging van de metalen banden 38 vanwege de uitmuntende eigenschappen bij hoge temperaturen van dit materiaal, zijn betrekkelijk geringe 5 warmteuitzettingscoefficient, zijn goede bestendigheid tegen oxydatie en corrosie en zijn grote treksterkte.

Tijdens ononderbroken bedrijf van de lamp verhindert het convectie-onderdrukkende orgaan 26 dat de huls 28 in fig. 1 omvat, de vorming van gasstromen in de 10 vulling 24 die warmte zouden transporteren vanuit de ont- ladingsbuis 12 rechtstreeks naar de ballon 10. Echter kan nog steeds warmteverlies door convectie optreden in een twee-staps proces: eerst door warmte te transporteren vanuit de ontladingsbuis 12 naar de huls 28 via convectie-15 stromen in het gebied binnen de huls 28; ten tweede door warmte te transporteren vanuit de huls 28 naar de ballon 10 via convectie-stromen in het gebied buiten de huls 28.

Dit is waarom het kritiek is het Rayleigh-getal te beheersen hetzij in het gebied binnen of in het gebied buiten de huls 20 28. In het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 1 is de straal van de huls 28 gekozen ten opzichte van de ontladingsbuis 12 zo dat het Rayleigh-getal in het gebied binnen de huls 28 voldoende klein zal zijn om te verzekeren dat het warmteverlies door convectie onder bedrijfsomstandigheden niet 25 buitensporig zal zijn. Zoals hiervoor gesteld hangt het

Rayleigh-getal af van de geometrische verhoudingen van het gebied waarin convectie-stromen kunnen optreden. Aangezien de huls 28 de ene begrenzing vormt van het gebied tussen de ontladingsbuis 12 en de huls 28, kan de straal van de 30 huls 28 worden bepaald om de juiste controle onder bedrijfs omstandigheden te verkrijgen over het Rayleigh-getal in het gebied. Aldus is buitensporig warmteverlies door middel van convectie-stromen in de ballonvulling praktisch geheel onderdrukt.

35 In het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 1 8302799

V

-11- verkleiht de huls 28 het verlies aan natrium langs elektro-lytische weg door de migratie van elektronen vanuit de zijdelingse staven 18 en 19 naar de ontladingshuis 12 te verhinderen, hoewel op de huls 28 de elektronen zich zullen 5 verzamelen. Omdat het oppervlak van de huls 28 groter is dan dat van de ontladingshuis 12 is het door de verzameling van elektronen op de huls 28 tot stand gekomen elektrische veld zwakker dan dat zou veroorzaakt door een verzameling op de ontladingshuis 12. Het resultaat is dat de snelheid 10 van de migratie van natrium door de ontladingshuis 12 heen wordt verkleind door de aanwezigheid van de huls 28. Het verminderde verlies aan natrium werd omgezet in een betere handhaving van de lamp. Dit voordeel zal optreden in ieder uitvoeringsvoorbeeld met een omhulling om de ontladings-15 buis die de convectie onderdrukt.

De lamp in fig. 1 is bedoeld om in vertikale stand te worden bedreven, hetzij met de basis naar beneden of met de basis naar boven. Het is noodzakelijk dat de huls 28 aan tenminste een eind is gesloten, aan de basis 20 30 of aan de bovenkant 31 of aan beide einden. Indien zowel de basis 30 als de bovenkant 32 open zouden zijn, zou de convectie-stroming niet in aanzienlijke mate worden belemmerd. Dit verschijnsel heeft bevestiging gevonden in laboratoriumproeven. Met een huls die aan beide einden open is, 25 bestaat er een opwaartse stroming langs de wanden van de ontladingshuis in het gebied binnen de huls, het zogenoemde "schoorsteen-effekt", en een naar beneden gerichte stroming langs de wanden van de ballon in het gebied buiten de huls.

Deze stromen zullen warmte transporteren van de ontladings-30 buis naar de ballon, hetgeen resulteert in een aanzienlijk warmteverlies door convectie. Het is daarom kritisch dat de huls 28 aan tenminste een eind is gesloten.

In andere uitvoeringsvoorbeelden kan de omhulling of huls aan beide einden zijn gesloten. Een aan 35 beide einden gesloten huls heeft inderdaad een convectie- « -12- onderdrukkend effekt maar het moeilijker een lamp met een dergelijke huls te vervaardigen.

De lamp volgens fig. 1 kan in horizontale stand- worden bedreven met een beperkt convectie-onderdrukkend 5 effekt. Het effekt zal niet optimaal zijn. Een belangrijk warmteverlies door convectie zal optreden bij een kleiner Rayleigh-getal dan het geval zou zijn indien de lamp in vertikale stand werd bedreven. Niettemin zullen de bedrijfs-karakteristieken van de lamp aanzienlijk worden verbeterd 10 in vergelijking met dezelfde lamp die wordt bedreven in horizontale stand, maar zonder het convectie-onderdrukkende middel.

Fig. 2 toont een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding in een metaalhalogenidelamp met een 15 ontladingsbuis met een enkel aansluiteind . In dit uit voeringsvoorbeeld omvat het convectie-onderdrukkende orgaan 26 een buisvormige huls 28 waarvan de bovenkant 46 is gesloten en de basis 48 open is: de bovenkant 46 is het eind van de huls 28 aan de kant van de koepel 34 van 20 de ballon 10 en basis 48 is het eind van de huls 28 aan de kant van de steel 22.

De lamp volgens fig. 2 is bestemd voor bedrijf in vertikale opstelling, hetzij met de basis naar beneden of met de basis naar boven. De lamp kan in horizontale 25 stand worden bedreven met een aanzienlijk, maar geringer dan optimaal convectie-onderdrukkend effekt.

Fig. 3 toont nog een ander uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding in een metaalhalogenidelamp met een in de ballon 52 gemonteerde ontladingsbuis 50 met aansluitingen 30 aan twee einden. De ontladingsbuis 50 is gemonteerd door middel van een metalen band 52 en een aansluitsteundraad 54. De band 52 is stijf om de kneep 56 van de ontladingsbuis 50 gewikkeld en aan de stijve draagstel-aansluitdraad 58 gelast. De draagsteldraad 58 is gelast aan een stijve aan-35 sluitdraad 60 die tevoorschijn komt uit een steel 62. De 8302799 ♦ 9 ïr' -13- steunaansluitdraad 54 is gestoken in het smalle eind 79 van een veer 77 langs de centrale as van de veer 77. De aansluitdraad 54, zo in de veer 77 gemonteerd, zorgt voor vertikale stabiliteit voor de inwendige constructie door 5 middel van een een kuiltje-pakkend eind 64 van de veer 77 dat een in de koepel 68 van de ballon 52 gevormd kuiltje 66 pakt.

In dit uitvoeringsvoorbeeld is het convectie-onderdrukkende orgaan 66 een buisvormige huls 70 met een 10 gesloten bovenkant 72 en een open basis 74, waarbij de bovenkant 72 het eind van de huls 70 is aan de kant van de koepel 68 en de basis 74 het eind van de huls 70 aan de kant van de steel 62.

In dit uitvoeringsvoorbeeld omvatten de 15 bevestigingsmiddelen 76 voor de huls 70 de veer 77, de aansluitdraad 54 en de metalen band 52. De aansluitdraad 54 past nauwsluitend door een opening in de bovenkant 72 van de huls 70. De huls 70 is voorzien van twee aan de basis 74 grenzende inkepingen 78 die over de metalen band 52 20 passen. De inkepingen 78 blijven over de band 52 heen staan als gevolg van de op de huls 70 in de richting van de steel 62 door de veer 77 uitgeoefende kracht. Met het beschreven bevestigingssysteem zal de huls 70 coaxiaal uitgelijnd blijven ten opzichte van de ontladingsbuis 50. De geometri-25 sche verhoudingen van het gebied binnen de huls 70 en zijdelings de ontladingsbuis 50 omgevend zullen onveranderd blijven en de eigenschappen die de convectie onderdrukken, bijvoorbeeld de waarden van het Rayleigh-getal onder bedrijfsomstandigheden, van het gebied zullen onveranderd blijven.

30 De vulling 80 waarvan een gedeelte is getekend als een verzameling stippen in de tekening, is binnen de ballon 52 aanwezig en staat bloot aan convectiestromen tijdens de werking van de lamp. Een gebogen draad 82 maakt de elektrische verbinding tussen de bovenste elektrode en 35 de aansluitdraad 84.

8302799 «t -14-

Om dezelfde redenen als hier vermeld met betrekking tot de lamp volgens fig. 1 zullen convectie-stromen in de ballon van de lamp volgens fig. 3 althans nagenoeg worden onderdrukt tijdens continu, bedrijven van 5 de lamp, zelfs wanneer de vuldruk tijdens bedrijf van de ballon een tiende atmosfeer overtreft.

De lamp volgens fig. 3 is. bestemd om in vertikale stand te worden bedreven met de basis naar beneden. Er zijn nog andere uitvoeringsvoorbeelden van 10 de uitvinding met een ontladingsbuis met twee aansluit- einden die in vertikale stand kunnen worden bedreven met de basis naar boven of die in horizontale stand kunnen worden bedreven.

In de meeste uitvoeringsvoorbeelden kan het 15 orgaan voor het onderdrukken van convectie het bijkomende voordeel bieden van te zijn een opsluit-inrichting in het geval van een springen van de ontladingsbuis. Bijvoorbeeld in het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 3 zal de huls 70 verhinderen dat scherven van de ontladingsbuis 50 de ballon 20 52 versplinteren in het geval om een of andere reden de ontladingsbuis 50 zou springen. Verder werken de veer 77 en de aansluitdraad 54 samen met de huls 70 bij het vervullen van de insluit-funktie: deze onderdelen zullen in samenwerking een gedeelte absorberen van de energie van 25 het springen van de ontladingsbuis en zij zullen de rest van deze energie af leiden naar de voet van de lamp waar de minste kans bestaat op beschadiging van de ballon 52.

Fig. 4 is een stroomschema van een werkwijze voor het vervaardigen van een metaalhalogenide ontladings-30 lamp met een convectie-onderdrukkende omhulling. De werk wijze omvat de volgende stappen: het vormen van een ballon; het vormen van een ontladingsbuis die een vulling bevat * waarin metaalhalogenide-toevoegingen voorkomen; het vormen van een steel met een rok; het bevestigen van de ontladings-35 buis op de steel; het vormen van een omhulling; het beves- 8302799 -15- m λ m m tigen van de omhulling om de ontladingsbuis om zo een stel te vormen; het bevestigen van het stel in de ballon, daarbij de steelrok aan de ballon smeltend; het evacueren van de ballon; het vullen van de ballon met een gewenste atmosfeer; 5 en het dichtmaken van de ballon.

Aldus wordt een metaalhalogenide ontladings-lamp verkregen met een convectie-onderdrukkend orgaan dat zorgt voor aanzienlijk betere bedrijfseigenschappen; verder worden werkwijzen voor het bedrijven en het vervaardigen 10 van dergelijke lampen verkregen.

15 8302799

Claims

1. Metaalhalogenide ontladingslamp, gekenmerkt door: (a) een ballon; (b) een ontladingsbuis die in de ballon is 5 geplaatst waarbij de ontladingsbuis een vulling heeft die metaalhalogenide-toevoegingen bevat; (c) een gasvulling in dé ballon welke gasvulling blootstaat aan convectie-stromen tijdens bedrijf van de lamp; en 10 (d) een convectie-onderdrukkend orgaan voor het onderdrukken van convectiestromen in de vulling van de ballon tijdens continue werking van de lamp.

2. Lamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het convectie-onderdrukkende orgaan omvat: 15 (a) een omhulling in de ballon welke omhulling de ontladingsbuis zijdelings en om tenminste een eind daarvan omgeeft, welke omhulling doorlaatbaar is voor zichtbaar licht; en (b) een bevestigingsorgaan voor het bevesti-20 gen en steunen van de omhulling in de ballon.

3. Lamp volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de omhulling is gevormd en is bevestigd ten opzichte van de ontladingsbuis zodanig dat de waarde van het Rayleigh- getal in de atmosfeer zijdelings om de ontladingsbuis kleiner 4 ... 25 is dan 5 x 10 tijdens continu bedrijf van de lamp.

4. Lamp volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de ontladingsbuis een vulling bevat waarin natrium voorkomt. *

5. Lamp volgens conclusie 4, met het kenmerk, 30 dat op de binnenkant van de ballon een uit een fosfor be staande bekleding aanwezig is. 8302799 * ψ- ** -17-

6. Lamp volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de druk. in de ballon tijdens continu bedrijf van de lamp groter is dan een tiende atmosfeer.

7. Lamp volgens conclusie 6, met het kenmerk, 5 dat de ontladingsbuis twee aansluiteinden heeft.

8. Lamp volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de ontladingsbuis een aansluiteind heeft.

9. Lamp volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het aansluitvermogen van de lamp 100 Watt bedraagt of 10 minder.

10. Lamp volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de metaalhalogenide-toevoegingen in de ontladingsbuis gedeeltelijk zijn verdampt bij de volle bedrijfstemperatuur en bedrijfsdruk van de lamp.

11. Werkwijze voor het verbeteren van de bedrijfseigenschappen van een metaalhalogenide ontladings-lamp met een ballon, een ontladingsbuis die in de ballon is geplaatst welke ontladingsbuis een vulling bevat waarin metaalhalogenide-toevoegingen voorkomen., en een gasvulling 20 in de ballon welke gasvulling blootstaat aan convectie- stromen tijdens het werken van de lamp, gekenmerkt door de stap van het althans nagenoeg onderdrukken van de convec-tie-stromen in de ballon in de atmosfeer zijdelings om de ontladingsbuis tijdens continu bedrijf van de lamp.

12. Werkwijze volgens conclusie 31, met het kenmerk, dat de convectie-onderdrukkende stap middelen aanwendt voor het beheersen van het Rayleigh-getal in de atmosfeer die de ontladingsbuis zijdelings omgeeft tijdens bedrijf van de lamp zodanig dat de waarde van het

30 Rayleigh-getal in de genoemde atmosfeer kleiner is dan 4 5 x 10 tijdens continu bedrijf van de lamp.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de metaalhalogenide-toevoegingen in de ontladingsbuis gedeeltelijk zijn verdampt bij de volle 35 bedrijfstemperatuur en bedrijfsdruk van de-lamp. 8302799 « -18-

14. Werkwijze voor het vervaardigen van een metaalhalogenide ontladingslamp, welke werkwijze omvat de volgende stappen; (a) het vormen van een hallon; 5 (b) het vormen van een ontladingsbuis welke ontladingshuis een vulling bevat waarin metaalhalogenide-toevoegingen voorkomen; (c) het vormen van een steel welke steel een rok heeft; 10 (d) het bevestigen van de ontladingsbuis op de steel; (e) het vormen van een omhulling welke omhulling zichbaar lucht doorlaat; (f) het bevestigen van de omhulling om de 15 ontladingsbuis heen om zo een stel te vormen; (g) het bevestigen van het stel in de ballon waarbij de rok van de steel aan de ballon wordt gesmolten; (h) het evacueren van de ballon; (i) het vullen van de ballon met een gewenste 20 atmosfeer; en (j) het afdichten van de ballon aan de rok van de steel.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de omhulling de ontladingsbuis zijde-25 lings en om tenminste, een eind daarvan omgeeft.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de atmosfeer in de ballon stikstof bevat.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, 30 met het kenmerk, dat de druk van de atmosfeer in de ballon groter is dan 20 torr bij kamertemperatuur.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de ontladingsbuis twee aansluiteinden heeft. >35

19. Werkwijze volgens conclusie 17, 8302799 5 -19- met het kenmerk, dat de ontladingsbuis een enkel aansluit-eind Iteef t. 8302799