DE1957978C3

DE1957978C3 - Natriumdampfhochdruck- oder Halogeiunetalldampfentladungslampe

Info

Publication number: DE1957978C3
Application number: DE19691957978
Authority: DE
Inventors: A Dobrussin; B Kuhl
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1969-11-18
Filing date: 1969-11-18
Publication date: 1980-07-10
Also published as: DE1957978B2; DE1957978A1

Description

Die Erfindung betrifft ein'.¹ Nairiumdampfhochdruck- oder cmc Halogenmclalldampfenlladungslampe. bei der das Entladungsgefäß aus einem thermisch hochbelastbaren transparenten Material wie Quarzglas oder Aluminiumoxid besteht, die Wandbelastung des Entlailungsgc-fäßes gleich oder größer IO W/cm² bclrägl und das Entladungsgefäß von einem beidseitig gcsockeltcn zylindrischen Außunkolbcn umgeben ist.

Hei bekannten Lampen dieser Art ist der Brenner von einem einseitig gcsockeltcn cllipsoidförmigen (DIM'S 84 008) oder einseitig gesockclien zylindrischen Kolben aus Hartglas (AT-I¹S 2 55 562) umgeben, wobei das Volumen des Außenkolbens ein Vielfaches des

Volumens des Entladungsgefäßes beträgt und das Verhältnis der Durchmesser von Außenkolben und Brenner entsprechend groß, beispielsweise bei einer Halogenmetalldampfentladungslampe mit einer Lei-■> stungsaufnahme von 400 W größer als 6 ist. Es sind auch Lampen bekannt, bei denen der einseitig gesockelte zylindrische Außenkolben das Entladungsgefäß dichter umgibt (US-PS RE 21 823, FR-PS 13 53 399). Bei diesen Lampen besteht sowohl das Entladungsgefäß als auch

to der Außenkolben aus Glas. Wenn aber die Wandbelastung bei dem Entladungsgefäß so niedrig ist, daß Glas als Kolbenmaterial verwendet werden kann, ist auch die thermische Belastung für den Außenkolben nicht groß, so daß der Außenkolben dicht an das Entladungsgefäß

i' gebracht werden kann. Diese Lampen können jedoch wegen der durch die engen Abstände am Sockel und am Lampenfuß bedingten Überschlagsneigung nicht im betriebswarmen Zustand gezündet werden. Auch bei den Natriumdampfhochdruckentladungslamperi nach GB-PS 9 37 938 wird das Entladungsgefäß in großem Abstand von einem einsockeligen Außenkolben aus Gias umgeben, wobei zur Verringerung der Wärmeverluste sich zwischen Entladungsgefäß und Außenkolben noch ein an den Enden offenes Rohr aus Glas befindet.

Bei den in der US-PS 34 00 288 beschriebenen Natriumdampf-Niederdruckentladungslampen ist die Belastung und der Druck viel geringe; als bei den Lampen der GB-PS 9 37 938. so daß das Entladungsgefäß und der in diesem Fall beidseitig gesockelte

5" zylindrische Außcnkolben aus Glas bestehen. Ein beidseitig gesockelter zylindrischer Außenkolben aus Hartglas, der eine Metalljodidentladungslampe umgibt, ist aus »Philips Technische Rundschau« 1968, Nr. 11/12. Seite 346. bekannt.

i'"> Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärnieverluste zu vermindern und dadurch bei gleicher Leistungsaufnahme der Lampe höhere Lichtausbeute und bessere Farbeigensehafien der Lichtquelle zu erzielen.

·«' Die Natriumdampf- oder H.:logenir.eialldampfentladungslampc gemäß der Erfindung, bei der das Entladungsgefäß aus einem thermisch hochbelastbaren transparenten Material wie Quarzglas oder Aluminiumoxid besteht, die Wandbelastung des Eniladungsgefäßes

*'> gleich oder größer 10 W/cm² betragt und das Entladungsgefäß von einem beidseitig gesoekcltcn zylindrischen Außenkolben umgeben ist. ist nun dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkolben aus einem thermisch hochbelastbaren Material wie Quarzglas

■'ι besteht und das Verhältnis von Außcnkolbeninnendurchmesser und Brcnneraußcndurehmcsser 3:1 bis 1,05 : I beträgt. Das bedeutet, daß der Außen- bzw. Hüükolbcn das Entladungsgefäß verhältnismäßig eng umschließt, ohne es jedoch zu berühren. Dadurch erhöhl

'<^r> sich die Temperatur des llüllkolbens; infolge der Wärmcrückstrahlung des Hüllkolbcns wird eine zusätzliche Aufheizung des Brenners bewirkt und damit eine Danipfdruckcrhöhung in der Entladung. Dies ist besonders vorteilhaft für die Natriumdampf- und

⁽ⁱ'> Halogcnmctalldampf-Hochdrucklampen. die im Betriebszustand gesättigte Metall- oder Mctallhiilogcniddämpfe enthalten, da bei diesen außer der Dampfdruck erhöhung auch noch eine Erhöhung der Dampfdichtc eintritt. Bei Quecksilbcrhochdruckcntladungslampcn

"■ ohne Zusätze würde durch eine Erhöhung der Brennerwandtemperalur zwar auch eine Danipfdruckcrhöhung, aber keine Erhöhung dor Dichte und damit keine Lichtausbeutesteigerung erzielt werden, weil der

Quecksilberdampfdruck in diesen Lampen ungesättigt ist. Man erreicht bei den Lampen gemäß der Erfindung aber außer einer erheblichen Lichtausbeuieerhöhung auch, bei entsprechend gewähltem Zusatz, eine Farbverbesserung des Lichtes und eine ausgezeichnete Färbwiedergabe.

Der Hüllkolben muß aus einem thermisch hoch belastbaren Material sein. Als günstig hat sich ein Zylinder aus Quarzglas erwiesen. Ein Gefäß aus Saphir wäre zwar lichuechnisch noch etwas vorteilhafter; doch ist der damit verbundene höhere Aufwand nicht mehr wirtschaftlich, da bei weiterer Erhöhung der Temperatur des Brenners die Steigerung der Lichtausbeute immer geringer wird.

Besondere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. In den Figuren sind Ausführungsbeispiele von Lampen gemäß der Erfindung schematisch wiedergegeben.

Die Fig. 1 zeigt die Ausführung einer 400 W-HaIogenmetalldampfentladungslampe,

die Fig. 3 die einer 400 W-Natriumdampfhoehdrucken tiadungsiampe.

In Fig. 2a ist für eine Dysprosiumjodid enthaltende Entladungslampe von 400 W die Lichlausbeute in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Dampfdruck angegeben;

die F i g. 2b zeigt einen Ausschnitt aus dem Farbdreieck, in dem die Farborte des Lichtes der Lampe mit (Juarz- bzw.Glaskolben angegeben sind.

In der F i g. 1 ist das Entladungsgefäß I »us Quarzglas an den Enden mit je einer Quetschung 2,3 verschlossen, durch die die Stromzuführungen 4, 5 vakuumdicht geführt sind. Die Füllung besteht z.B. aus 20 mg Hg. 2.5 mg Dy, 10 mg Hg]₂, 5.5 mg XIJ und 4000 Pa Ar bei einem Volumen von 16 cm'. Die Lnden des Entladungsgcfäßes 1 sind mit einem die Wärmestrahlen reflektierenden Belag 6 aus ZrOj verschen. Die Stromzuführungen 4, 5 sind an ihren außerhalb des Entladungsgefäßes 1 liegenden Enden mit einer Scheibe 7 aus Metall. /.. B. aus Nickel oder Molybdän, elektrisch leitend verbunden, Die Scheibe 7 ist an ihrem Umfang mit mehreren Abstützungen 8 versehen, die zur federnden Halterung des Entladungsgcfäßcs 1 in dem umgebenden Hüllkolben 9 aus Quarzglas dienen. Mit den Stromzuführungen 4, 5 ist über die Scheibe 7 je ein Leiter 10 bzw. 11 verbunden, die wiederum mittels der Folienquetschungen 12 bzw. 13 durch die Enden des Hüllkolbcns vakuumdicht geführt sind. An den Quetschungen 12, 13 sind die Kcramiksoekcl 14, 15 angebracht. Mit 16 ist das innerhalb des Hüllkolbcns befindliche Gatter bezeichnet. Der Hüllkolbcn 9 kann evakuiert oder mit Stickstoff oder Argon von -twa 93 330 Pa Kaltdruck gefüllt sein. Der Innendurchmesser des Hüllkolbcns 9 beträgt 27 mm, der Außendurchmesser des Entladungsgcfäßes 1 22,5 mm, so daß der Abstand zwischen den beiden Gefäßen etwa 2,3 mm betrag; Die gesamte Lampe hat eine Länge von etwa 200 mm. Die Lampe wird in horizontaler Lage betrieben und hat bei einer Leistungsaufnahme von 400 W und einor Brennspunnung von etwa 105 V eine Lichtausbeute von etwa 70 Im/W, In vertikaler Brcnnstcllung beträgt die Lichtausbeute etwa 85 Im/W.

Bei einer Lampe mit einer Leistungsaufnahme von 5 kW hat der Hüllkolbcn 9 einen Innendurchmesser von

50 mm,das Entladungsgefäß 1 einen Außendurchmesser von 35 mm, so daß der Abstand /wischen den Gefäßen 7,5 mm beträgt. Durch seitliches Herauslünren einer de Slroiiizuführungen aus dem Hüllkolben kann die Lampe um 150 bis 200 mm auf eine Gesamtlänge von 500 mim verkürzt werden. Die Lichtausbeute einer solcher Lampe beträgt 90 Im/W in waagerechter Brennlage.

Die in Fig. 2a angegebene Kurve gilt für 400 W-I.ampen bei konstanter Wandbelastung des Brenners von 10 W/cm³. Punkt A gibt die Lichtausbeute ;/ für eine Lampe mit einem ellipsoidförmigen Hüllkolben aus Glas, Punkt B für eine Lampe mit einem Hüllkolbem gemäß der Erfindung aus Quarz an. Links von der gestrichelt eingezeichneten Grenze C kann als Material für den Hüllkolben aus thermischen Gründen noch Glas, rechts von der Grenze C bis zur Grenze C> Quarz verwendet werden. Bei dem in der Fig. 2b gezeigten Ausschnitt aus dem Farbdreieck ist deutlich die Verschiebung des Farbortes in Richtung auf die Plancksche Kurve zu erkennen, die in diesem Bereich durch die Kurve RD der Tageslichtp', .isen ersetzt wird. Eine Verschiebung in diese Richtung isi wünschenswert, da dadurch Farbe und Farbwidergabe einer Lichtquelle verbessert wird. Punkt A\ gilt für eine Lampe mil ellipsoidförmigem Hüllkolben aus Glas, Punkt B\ für eine Ls.npe mit einem Hüllkolben aus Quarz. Die Grenzen C und Q geben — wie in Fig. 2a — die Bereiche der Verwendbarkeit von Glas und Quarz an.

Die in der F i g. 3 dargestellte Natriumdampfhoch druckentladungslampe hat ein Entladut.gsgefäß 17 aus lichtdurchlässiger Aluminiumoxidkeramik, das an seinen Enden 18 und 19 in bekannter Weise mit je einem Keramikpfropfen vakuumdicht verschlossen und mit je einer Niobstromzuführung versehe» ist. Die Füllung: besteht bekanntlich aus Natrium.Quecksilberund einen¹ Grundgas, z. B. Xenon oder Argon. !Die Halterung des Entladungsgefäßes und die Durchführung der Sirom/uführungcn entsprechen dem Ausfühningsbcispiel in Fig. 1. Der Innendurchmesser des Hüilkolbcns 9 beträgt 20 mm. der Außendurchmesser des Entladunggefäßes 17 9 mm. so daß der Abstand /wischen den beicen Gefäßen 5,5 mm beträgt. Die gesamte Lampe hat eine Länge von etwa 200 mm. Die Leistungsaufnahme der Lampe beträgt 400 W. die Lichlausijeute etwa 100 Im/W.

Außer den bereits ermähnten Vorteilen der beträchtlich erhöhten Lichtausbeute. der Farbverbesserung und der sehr guten Farbwiedcrgabc sind noch weitere Vorteile der Lampen offensichtlich. Neben den — vor allem bei den Lampen kleinerer Leistungsaufnahme — geringeren Herstellungskosten eignen sich die Lampen wegen ihrer guten ]u:>tierbarkeit ausgezeichnet für die Verwendung in Reflektoren. Durch die kleinen Abmes-.sungc¹; lassen sich derartige lichtstarke Entladungslampen gut in Verbindung mit Scheinwerfern. Projektoren und dergleichen verwenden. Auch ist ein Einbau in für Hologenglühlampen vorgesehene Leuchten möglich. Darüber hinaus gestattet die Soffittenauslührung auch das Zünden der betriebswarmen Lampe mit Zündgeräten mit hohen Züiidimpulsen (30 kV), was bei einseitig gesockelten Lampen wegen der durch die engen Abstände an Sockel und Lampenfuß bedingten Überschlagsneigung nicht möglich ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

:. Natriumdampfhoehdruck- oder Halogenmetalldampfentladungslampe.beiderdas Eniladungsgefäß aus einem thermisch hochbelastbaren transparenten Material wie Quarzglas oder Aluminiumoxid besteht, die Wandbelastung des Entladungsgefäßes gleich oder größer 10 W/cm² beträgt und das Entladungsgefäß von einem beidseitig gesockeilen zylindrischen Außenkolben umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkolben aus einem thermisch hochbelastbaren Material wie Quarzglas besteht und das Verhältnis von Außenkolben-lnnendurchmesser und Brenner-Außendurchmosser 3:1 bis 1.05 : 1 beträgt.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen dem Brenneraußen- und dem Außenkolbeninnendürchmesser weniger als 20 mm beträgt.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Außenkolbens mit einer infrarot reflektierenden Schicht versehen ist.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Außenkolbens Infrarot absorbierende Zusätze enthält.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch I und 2. dadurch gekcnn/eichnet. daß der Außcnkolben mit einer die Uliraviolcit-Abstrahlung vermindernden Schicht oder mit die UV-Abstrahlung vermindernde:. Zusätzen versehen ist.
b. Hochdruckcntladup^slamp" nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Leistungsaufnahme der I laiogcn ^etalldampfentladungslampc von 400 W das Entladungsgefäß einen Außcndurchmesser von 22.5 nun und der Außenkolben einen Innendurchmesser von 27 mm aufweist.
7. llochdriK-kentladungslampe nach Anspruch 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, dall bei einer Leistungsaufnahme der Halogenmetalldampfentladungsliimpc von 5 kW das Entladungsgefäß einen Außcndurchmesser von 55 mm und der Außenkolben einen Innendurchmesser von 50 mm aufweist.
8. I lochdruckentlaclungslampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Leistungsaufnahme der Nalriumdaiiipfhochdruckcntladungslampe von 400 W das Entladungsgefäß einen Außendurchmesser von 4 mm und der AuBenkolben einen Innendurchmesser von 20 mm aufweist.