NL8801786A - Driefase-hogedrukgasontladingslamp. - Google Patents

Description

i

NL 35.150-dV/MvL

È

Driefase-hogedrukgasontladingslamp

De uitvinding heeft betrekking op een driefase-hogedrukgasontladingslamp, voorzien van een uit licht-doorlatend, hittebestendig materiaal vervaardigd ontladings-vat en drie in het ontladingsvat aangebracht elektroden, 5 waarbij de elektroden elk met een fase van een driefase-spanningsbron zijn verbonden door stroomtoevoerleidingen en bestaan uit een op de stroomtoevoerleiding aangesloten elektrodeschacht, een elektrodekop en een elektrodepunt, waarbij de elektrodepunten van de elektroden de hoeken van 10 een geheel in het ontladingsvat liggende, denkbeeldige, gelijkzijdige driehoek bepalen en in het ontladingsvat een vulling is ingebracht, welke een edelgas, kwik en ten minste een toeslagmateriaal omvat.

Bij de tot op heden bekende en algemeen gebruikte 15 gasontladingslampen met toeslagmateriaal wordt in het algemeen het licht van de boogontlading opgewekt tussen twee cilindrisch symmetrisch opgestelde, door een eenfase-net gevoede elektroden. Bij de verschillende toepassingen blijken de nadelen van deze lampen uit de lichtmodulatie, de boog-20 instabiliteiten (bijvoorbeeld bij de convectieve boog- uitbuiging bij de metaalhalogeenlampen en kwikdamplampen) en voorts bij de met het opnieuw ontsteken gepaard gaande problemen bij de nuldoorgang van de stroom. De door de lichtmodulatie van de eenfase-gasontladingslampen veroorzaakte 25 stroboscopische werking is in het bijzonder bij de belichting van snel bewegende voorwerpen, bijvoorbeeld bij de film- en videotechniek een nadeel.

Uit enkele publicaties zijn voor het elimineren van de genoemde nadelen dienende, door een driefase-net gevoede 30 gasontladingslampen bekend, in de ontladingsruimte waarvan drie elektroden zijn aangebracht.

Uit het Britse octrooischrift 614.404 is een driefase-ontladingslamp bekend, waarbij een vulling, die een edelgas, kwik en cadmium en/of zink bevat en die is aange-35 bracht in een kogelvormige, uit kwarts vervaardigde ballon.

In de ballon zijn de elektroden zo gemonteerd, dat de koppen van de elektroden "elkaar zien", dat wil zeggen de elektrode- .880178? ΐ 2 ”5* koppen in de ballon een denkbeeldige driehoek bepalen, welke geheel in het ontladingsvat ligt en gelijkzijdig is.

In het Duitse Offenlegungschrift 2.542.133 is eveneens een driefase-ontladingslamp beschreven, waarbij 5 echter slechts een lijnvormige ontlading tussen de elektroden in het ontladingsvat kan ontstaan.

In de internationale octrooiaanvrage WO 83/041140 is de toepassing van een zeer speciaal uitgevoerd ontladingsvat voor het opnemen van de drie elektroden voorgesteld, 10 waarbij een extra, op het sterpunt van de drie elektroden aangesloten vierde elektrode is aangebracht.

In de publicatie DD-A1 215 423 is een lage-druk-ontladingslamp getoond, welke is voorzien van een laag luminiserend materiaal, waarbij het ontladingsvat door platte 15 vlakken is begrensd en een in de ontladingsruimte gemonteerde vierde elektrode aanwezig is. De laatste is met het sterpunt van de elektrische installatie verbonden.

In de Japanse octrooiaanvrage (Kokai) JP-56-099965 is een ontladingsvat beschreven, dat drie verwarmde 20 elektroden omvat, uit glas bestaat, en door platte vlakken is begrensd, waarbij de ontlading ook lijnvormig is.

De in de genoemde publicaties beschreven ontla-dingslampen vonden in de praktijk geen algemene toepassing.

De redenen daarvoor zijn gelegen in de nadelige kleurweergave 25 (GB-A-614 404), in de gecompliceerde vorm van het ontladingsvat (WO 83/041140, DD-A1 215 423) of de lijnvormige, ondanks de opstelling van de drie elektroden in de ontladingsruimte niet bolvormige ontlading (DE-A-2.542.133, JP-A1 65-099965).

Bij de gebruikers bestaat behoefte aan een 30 dergelijke driefase-hogedrukontladingslamp, welke zonder stroboscopische werking een goede belichting kan waarborgen en wordt gekenmerkt door een zeer betrouwbare kleurweergave. De bovengenoemde octrooipublicaties beschrijven geen oplossingen, die aan deze behoefte kunnen voldoen.

35 De uitvinding beoogt een driefase-hogedrukontla- dingslamp te verschaffen, welke vrij is van de door de nuldoorgang van de stroom bij de stand van de techniek veroorzaakte stroboscopische effekten en verlichting met goede kleurweergave waarborgt.

.8601786' 3 *

De uitvinding berust op het inzicht, dat de bolvormige ontlading in een dergelijke ontladingsruimte realiseerbaar is, waarbij een toeslagmateriaal voor het waarborgen van de goede kleurweergave aanwezig is en waarin 5 de zich afspelende processen door zodanige tijdconstanten kunnen worden gekenmerkt, dat een kwasi-statisch bolvormig plasma ontstaat. Het is op zichzelf van groot belang, dat dê ontlading bolvormig is, aangezien juist bij lijnvormige ontladingen te vrezen valt dat de lichtbron het strobosco-10 pisch effekt vertoont.

Een verder aan de uitvinding ten grondslag liggend inzicht bestaat daarin, dat het uit keramiek vervaardigde ontladingsvat de mogelijkheid biedt het bolvormige plasma door middel van de driefase-voeding te verschaffen, wanneer 15 de op de bijbehorende fasen van het voedingsnet aangesloten elektroden in de drie punten van het ontladingsvat zodanig worden opgesteld, dat de elektrodekoppen "elkaar zien", dat wil zeggen daartussen geen wanddeel van het ontladingsvat aanwezig is en voorts de elektrodekoppen in de hoeken van een 20 in het ontladingsvat te tekenen gelijkzijdige driehoek zijn aangebracht.

Volgens de uitvinding wordt de driefase-hogedruk-gasontladingslamp daardoor gekenmerkt, dat in het ontladingsvat in de vulling als toeslagmateriaal natrium en/of een 25 metaalhalogenide, in het bijzonder thalliumjodide, disprosiumjodide, natriumjodide aanwezig zijn.

Volgens een uit lichttechnisch oogpunt bijzonder gunstige uitvoeringsvorm van de hoge-drukontladingslamp is het ontladingsvat vervaardigd uit kwarts en de stroomtoevoer-30 leidingen, alsmede een sectie van de daarmee verbonden elektrodeschachten zijn aangebracht in een gemeenschappelijk

O

vlak gedeelte, dat een uit drie onderling een hoek van 120 insluitende vlakken gevormde driezijdige stervorm vormt.

Hierbij is het ook zeer voordelig, wanneer twee van de drie 35 stroomtoevoerleidingen en de bijbehorende secties van de elektrodeschachten van elkaar geïsoleerd in één vlak gedeelte zijn aangebracht, terwijl de derde stroomtoevoerleiding en de bijbehorende sectie van de elektrodeschacht in een ander, tegenover het genoemde vlakke gedeelte liggend vlak gedeelte .frBC 17 8 6 * 4 zijn aangebracht- Deze eenzijdige en drietakkige stervormige uitvoering van de driefase-hogedrukontladingslamp volgens de uitvinding is nieuw en maakt de functionele realisatie mogelijk van de massaproduktie van de lamp. Deze vorm is bij 5 het gebruik van de ontladingslamp zeer gunstig.

Volgens een verdere gunstige uitvoeringsvorm van de ontladingslamp volgens de uitvinding is het van belang, dat het ontladingsvat is vervaardigd uit aluminiumoxidekeramiek of itriumoxidekeramiek en de stroomtoevoerleidingen en 10 secties van de elektrodeschachten elektrisch van elkaar geïsoleerd zijn aangebracht in een de afsluiting van de keramische ballon waarborgende, uit aluminiumoxidekeramiek of itriumoxidekeramiek vervaardigde afsluitstop. Daarbij kan het van groot constructie-belang zijn, dat de stroomtoevoer-15 leidingen en de secties van de daarop aansluitende elektrodeschachten van elkaar geïsoleerd zijn aangebracht in een enkel plaatvormig vlak gedeelte.

De uitvinding wordt hierna aan de hand van in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader toegelicht. 20 Fig. 1 is een doorsnede loodrecht op de as van een metaalhalogenide driefase-ontladingslamp volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding met drie vlakke gedeelten.

Fig. 2 is een aanzicht en een langsdoorsnede van een metaalhalogenide driefase-ontladingslamp volgens een 25 uitvoeringsvorm van de uitvinding met een aan één zijde aanwezig stervormig vlak gedeelte.

Fig. 3 is een perspectivisch aanzicht van een driefase-natriumontladingslamp volgens de uitvinding, waarbij het inwendige van de ontladingsruimte gedeeltelijk is te zien. 30 Fig. 4 is een langsdoorsnede van een metaal halogenide driefase-ontladingslamp volgens de uitvinding met een aan één zijde in één vlak liggend vlak gedeelte.

Fig. 5 is een langsdoorsnede van een metaalhalogenide driefase-ontladingslamp volgens de uitvinding met 35 tegenover elkaar liggende vlakke gedeelten.

In fig. 1 is een doorsnede weergegeven van een ongeveer bolvormig uit kwarts vervaardigd ontladingsvat 1 van een metaalhalogenide hoge-drukontladingslamp. De doorsnede loopt door het vlak, waarin de elektroden van de ontladings- .880178$ «ί 5 lamp liggen en stroomtoevoerleidingen 4 door bijbehorende vlakke gedeelten 2 zijn gevoerd. De elektroden bestaan élk uit een elektrodeschacht 5, een elektrodekop 6 en een elektrodepunt 7. In fig. 1 zijn de elektrodepunten 7 goed 5 zichtbaar en er kan gemakkelijk een denkbeeldige driehoek zo in het ontladingsvat 1 worden getekend, dat de elektrodepunten 7 een gelijkzijdige driehoek vormen, waarbij alle elektrodekoppen 6 "elkaar zien", dat wil zeggen er is tussen de elektroden geen wandgedeelte van het ontladingsvat 10 aanwezig, Deze denkbeeldige driehoek ligt derhalve als geheel binnen het ontladingsvat. De wand van het ontladingsvat 1 raakt of snijdt de genoemde driehoek in het geheel niet.

De vacuümdichte invoering van de stroomtoevoerleidingen 4 wordt mogelijk gemaakt door middel van geschikte 15 uit molybdeen vervaardigde folies 8. In de ontladingsruimte van de in de tekening schematisch afgebeelde lamp is een vulling aanwezig, die kwik en een door de toepassing bepaalde metaalhalogenide, met voordeel disprosiumjodide, thallium-jodide en/of natriumjodide en edelgas, met voordeel argon, 20 omvat. De drie stroomtoevoerleidingen 4 worden bijvoorbeeld via een tussen twee fasen aangesloten ontstekingsinrichting en een driefase-smoorspoel afzonderlijk elk op een fase aangesloten. Nadat de stroom op de lamp is aangesloten, wordt de ontlading in gang gezet en neemt in korte tijd een zich 25 uitbreidende bolvorm aan. Ten gevolge van de bolvorm zal het oppervlak van de ontlading in verhouding tot het volume kleiner zijn dan bij een lijnvormige ontlading, waardoor het lichtrendement van de lamp wordt verhoogd. Ten gevolge van de symmetrieverhoudingen van de ontlading zijn de temperatuur-30 gradiënten lager dan bij een lijnvormige ontlading. Op deze wijze zijn ten opzichte van de bekende constructies de segregatieprocessen en de diffusieprocessen tot op zekere hoogte teruggedrongen, is de mate van de natuurlijke stroming kleiner, waardoor de de wand rakende kationstroom afneemt -35 op deze wijze wordt de levenswijze van de lamp verlengd.

De in fig. 2 afgebeelde lampconstructie omvat eveneens de drie "elkaar ziende" elektrodepunten 7, die zijn opgesteld in het bolvormige ontladingsvat uit kwarts. De vlakke gedeelten 2 zijn aan één zijde aangebracht en hun .860178? « 6 vlakken sluiten een hoek van 120° met elkaar is. In het ontladingsvat 1 is een vulling aanwezig, die kwik, een voor de toepassing geschikt metaalhalogenide, bijvoorbeeld disprosiumjodide, thalliumjodide en/of natriumjodide en een 5 edelgas, met voordeel argon, omvat. Elke fase van de stroom wordt via een op zichzelf bekende ontstekingsinrichting en een driefase-smoorspoel op een bijbehorende elektrode aangesloten en de ontlading wordt in gang gezet. In korte tijd vormt zich de bolvormige ontlading. Deze lampconstructie 10 is vanwege de eenvoudige aansluitmogelijkheid voor de stroombron voordelig. Voorts kan de constructie volgens de uitvinding worden gebruikt voor het vervaardigen van hoogfrequent gevoede lampen voor laag vermogen, aangezien ten opzichte van de cilindersymmetrische eenfase-constructie de 15 kans op het optreden van akoestische resonanties kleiner is.

In fig. 3 is een driefase-hogedrukontladingslamp weergegeven, welke is uitgevoerd met een uit aluminiumoxide-keramiek vervaardigd, aan de ene zijde met hetzelfde materiaal afgesloten ontladingsvat 1, Het open einde van het 20 ontladingsvat 1 is met een keramiekstop 3 hermetisch afgesloten. De keramiekstop 3 draagt een uit niobium vervaardigde stroomtoevoerleiding 4 en een elektrodeschacht 5 alsmede een elektrodekop 6, die met de stroomtoevoerleiding 4 een eenheid vormen. Uit de tekening blijkt duidelijk, dat de 25 elektrodepunten 7 een gelijkzijdige driehoek bepalen, welke als geheel in het inwendige van het ontladingsvat 1 ligt. In het ontladingsvat 1 is een edelgasvulling - met voordeel xenon - aanwezig, welke natriumamalgaam als toeslag bevat. De drie stroomtoevoerleidingen 4 worden via een op zichzelf 30 bekende ontstekingsinrichting en een smoorspoel elk op een fase van het driefase-net aangesloten. Nadat de lamp is ontstoken, vormt zich de bolvormige ontlading in korte tijd. Ook bij deze lamp neemt de lichtmodulatie aanmerkelijk af, aangezien ten gevolge van de uit drie fasen plaatsvindende 35 voeding van de lamp geen nulovergang van de stroom optreedt, omdat er altijd twee elektroden zijn, waartussen de ontla-dingsstroom vloeit.

Fig. 4 toont een verdere gunstige uitvoeringsvorm van de driefase-hogedrukontladingslamp volgens de uitvinding, .8801786

V

7 welke is voorzien van een ontladingsvat 1 en een aan de ene zijde van het ontladingsvat 1 aangebracht vlak gedeelte 2, dat de drie stroomtoevoerleidingen 4 onderling geïsoleerd draagt. In dit geval verlopen de stroomtoevoerleidingen 4 en 5 een sectie van elke elektrodeschacht 5 onderling parallel, waarbij twee elektrodeschachten 5 gebogen zijn, waardoor in de ontladingsruimte de door de elektrodepunten 7 bepaalde gelijkzijdige driehoek ontstaat, die als geheel binnen het ontladingsvat 1 ligt. In het ontladingsvat 1 is kwik, 10 metaalhalogenide, met voordeel disprosiumjodide, thallium-jodide en natriumjodide, en voorts een edelgas, met voordeel argon, als vulling aangebracht. Het voordeel van deze lamp-constructie wordt gevormd door de eenvoudige aansluiting op de stroombron.

15 In fig. 5 is nog een voordelige uitvoering van de driefase-hogedrukontladingslamp volgens de uitvinding afgebeeld, waarbij een in hoofdzaak bolvormig ontladingsvat 1 uit kwarts is aangebracht. Het ontladingsvat is voorzien van tegenover elkaar liggende vlakke gedeelten 2. Hierdoor kan de 20 lamp ook gemakkelijk worden toegepast in een constructie, welke aan weerszijden van stroom kan worden voorzien. Eén van de vlakke gedeelten 2 draagt twee stroomtoevoerleidingen 4, de folies 8, de elektrodeschachten 5 en de daarmede een eenheid vormende elektrodekoppen 6 alsmede de elektrode-25 punten 7, terwijl het tegenoverliggende vlakke gedeelte 2 een stroomtoevoerleiding 4, een folie 8, een elektrodeschacht 5, een daarop aansluitende elektrodekop 6 en een elektrodepunt 7 draagt.

Uit de tekening blijkt duidelijk, dat ook in dit 30 geval kan worden bereikt dat de elektrodepunten 7 tegenover elkaar liggen en wel zodanig dat deze een denkbeeldige gelijkzijdige driehoek bepalen, die als geheel in het inwendige van het bolvormige ontladingsvat 1 ligt. Een verder voordeel van deze variant bestaat daarin, dat de bekende 35 constructies en methoden van de, de lichtbronnen vervaardigende industrie gemakkelijk kunnen worden aangepast aan de produktie van dergelijke hoge-drukontladingslampen.

Volledigheidshalve wordt opgemerkt, dat een bijzonder voordeel daarin bestaat, dat ten gevolge van het „8801786 8 v wegblijven van de nuldoorgang van de stroom het gereed zijn voor opnieuw ontsteken wordt verbeterd; als resultaat van het bolvormige ontladingsgebied kan de lamp volgens de uitvinding zeer gunstig worden gebruikt als lichtbron in reflector-5 systemen, bijvoorbeeld in projectielampen.

Bovendien vergemakkelijkt de ontlading met het bol-vlak de fabricage van de armaturen voor de lampen.

Een algemeen voordeel van de lampen met metaal-halogenide-toeslagmateriaal bestaat in vergelijking met de 10 traditionele uitvoeringen daarin, dat de bij de gebruikelijke constructies voor het in stand houden van de vereiste voorgeschreven wandtemperatuur tijdens bedrijf onmisbare, kostbare en grote problemen zowel bij de fabricage als bij het gebruik veroorzakende warmtereflecterende lagen ten gevolge van de in 15 hoofdzaak bolsymmetrische constructie overbodig zijn.

,8801786,

Claims (8)

1. Driefase-hogedrukgasontladingslamp, voorzien van een uit 1ichtdoor1atend, hittebestendig materiaal vervaardigd ontladingsvat en drie in het ontladingsvat aangebracht elektroden, waarbij de elektroden elk met een fase van een 5 driefase-spanningsbron zijn verbonden door stroomtoevoer-leidingen en bestaan uit een op de stroomtoevoerleiding aangesloten elektrodeschacht, een elektrodekop en een elektrodepunt, waarbij de elektrodepunten van de elektroden de hoeken van een geheel in het ontladingsvat liggende, 10 denkbeeldige, gelijkzijdige driehoek bepalen en in het ontladingsvat een vulling is ingebracht, welke een edelgas, kwik en ten minste een toeslagmateriaal omvat, met het kenmerk, dat de vulling in het ontladingsvat (1) als toeslagmateriaal natrium en/of een metaalhalogenide omvat.

2. Driefase-gasontladingslamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ontladingsvat (1) is vervaardigd uit kwarts en de stroomtoevoerleidingen, alsmede een sectie van de daarmee verbonden elektrodeschachten (5) zijn aangebracht in een gemeenschappelijk vlak gedeelte (2), 6 20 dat een uit drie onderling een hoek van 120 insluitende vlakken gevormde driezijdige stervorm vormt.

3. Driefase-gasontladingslamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ontladingsvat (1) is vervaardigd uit aluminiumoxidekeramiek of itriumoxidekeramiek 25 en de stroomtoevoerleidingen (4) en secties van de elektrodeschachten (5) elektrisch van elkaar geïsoleerd zijn aangebracht in een de afsluiting van de keramische ballon waarborgende, uit aluminiumoxidekeramiek of itriumoxidekeramiek vervaardigde afsluitstop (3).

4. Driefase-gasontladingslamp volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de stroomtoevoerleidingen (4) en de secties van de daarop aansluitende elektrodeschachten (5) van elkaar geïsoleerd zijn aangebracht in een enkel plaatvormig vlak gedeelte (2).

5. Driefase-gasontladingslamp volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat twee van de drie stroomtoevoerleidingen (4) en de bijbehorende secties van de .8801786 elektrodeschachten (5) van elkaar geïsoleerd in één vlak gedeelte (2) zijn aangebracht, terwijl de derde stroomtoe-voerleiding (4) en de bijbehorende sectie van de elektrode-schacht (5) in een ander, tegenover het genoemde vlakke 5 gedeelte (2) liggend vlak gedeelte (2) zijn aangebracht.

6. Driefase-gasontladingslamp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vulling als metaalhalogenide thalliumjodide of disprosium-jodide omvat.

7. Driefase-gasontladingslamp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ontladingsvat (1) is aangebracht in een uit lichtdoorlatend materiaal bestaande, buitenste ballon.

8. Driefase-gasontladingslamp volgens een der 15 voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de elektrodekop (6) is voorzien van een bekleding uit een tot emissie in staat zijnd materiaal. .8801786