DE9313678U1 - Hochdruckgasentladungslampe - Google Patents

Description

PHN 14.431 I 11.06.1993

Hochdruckgasentladungslampe

Die Neuerung bezieht sich auf eine Hochdruckgasentladungslampe mit: einem vakuumdicht geschlossenen Quarzglasentladungsgefaß mit einander gegenüberliegenden Elektroden und einer ionisierbaren natriumhalogenidhaltigen Füllung,

einem vakuumdicht geschlossenen Außenkolben mit einem abgeschlossenen Pumpstengel und mit einer Abdichtung, durch die sich Stromleiter hindurch einwärts erstrecken, die mit einer betreffenden Elektrode elektrisch verbunden sind,

wobei einer der Stromleiter sich neben dem Entladungsgefäß erstreckt und dort von einer Keramikröhre umgeben ist.

Eine derartige Hochdruckgasentladungslampe ist aus DE 16 39 084 C3 bekannt.

Die Keramikröhre hat dabei die Aufgabe, das Verschwinden von Natrium aus dem Entladungsgefäß zu vermeiden. Die Röhre soll vermeiden, daß UV-Strahlung bei der Entladung aus dem sich längs des Entladungsgefäßes erstreckenden Stromleiter Elektronen frei macht, die sich sonst auf dem Entladungsgefäß ablagern könnten. Durch die elektrische Ladung am Entladungsgefäß würden Natriumionen durch die Gefäßwand gezogen werden. Die x-Koordinate des Farbpunktes des erzeugten Lichtes würde dadurch niedriger werden, wodurch Farbdifferenzen zwischen den jeweiligen Lampen entstehen würden. Auch würden die elektrische Spannung an der Lampe und die Spannung, bei der nach einer Phasenumkehrung abermals eine Zündung erfolgt, zu hoch werden, so daß die Lampe erlöschen würde.

Die Keramikröhre verzögert die Verschwindung von Natrium zwar, aber vermeidet dies nicht.

Aus EP 0 446 462 A2 ist eine ähnliche Hochdruckgasentladungslampe bekannt, wobei die Keramikröhre um einen ersten Stromleiter sich radial auswärts erstreckende Trennwände aufweist, welche die Röhre in einem Abstand mit einer Außenwand verbinden. Zwischen der Röhre und der Außenwand ist ein nicht stromführender Leiter vorgesehen, die mit dem zweiten Stromleiter elektrisch verbunden ist. Der

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Leiter müßte den Einfluß des elektrischen Feldes des ersten Stromleiters auf das Verschwinden von Natrium verringern.

Es hat sich jedoch ergeben, daß eine Lampe einer derartigen Konstruktion in sehr kurzer Zeit viel Natrium verliert. Versuche wurden bereits nach 500 Brennstunden wegen stark zugenommener Spannung an den Lampen beendet.

Aufgabe der Neuerung ist u.a. eine Hochdruckgasentladungslampe der eingangs erwähnten Art zu schaffen mit einer Konstruktion, die das Verschwinden von Natrium aus dem Entladungsgefäß effektiver bekämpft.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch erfüllt, daß eine Keramikhülse die Keramikröhre verdrehbar umgibt.

Es hat sich herausgestellt, daß die einfache Maßnahme, die in der neuerungsgemäßen Lampe getroffen worden ist, äußerst effektiv ist. Auch nach 6000 Brennstunden ließen sich keine wesentlichen Zeichen von Natriumschwund beobachten. Bemerkenswert ist, daß die verwendung einer Keramikröhre mit einer Dicke, die der Summe der Dicke einer in einer Ausführungsform der neuerungsgemäßen Lampe verwendeten Keramikröhre samt der Keramikhülse ist, kaum einen Effekt hat. Der Mechanismus, der die starke Verbesserung der Lebensdauer der Lampe herbeiführt, ist noch unverstanden. Überraschend ist es umso mehr, daß die genannten Ergebnisse sogar mit einem evakuierten Außenkolben erreicht wurde. Nach der genannten EP 0 446 462 solle eine Gasfüllung in dem Außenkolben erwünscht sein um die freie Weglänge der Photoelektronen zu verringern.

Die weitgehend effektive Maßnahme zur Vermeidung von Natriumschwund aus der Entladung ermöglicht es, die Lampe gedrängt sein zu lassen. Dies bietet den Vorteil, daß der Entwerfer eines Gehäuses oder einer Leuchte für die Lampe eine große Freiheit hat.

Gedrängtheit der Lampe wird durch eine einfache Maßnahme in einer Ausführungsform gefordert, wobei der Außenkolben gegenüber der Dichtung eine sich verengende Ausbeulung aufweist, in der ein elektrischer Leiter sich stützt, der mit einer Elektrode verbunden ist. Günstig ist eine Ausbeulung, die in einer einseitig geschlossenen Röhre gemacht worden ist, aus der der Außenkolben entstehen wird, indem diese Röhre an dem geschlossenen Ende erhitzt und dort zum Ausbeulen gebracht wird. Die Ausbeulung bietet dem Leiter einen Sitz, wodurch das Entladungsgefäß zentriert gehalten wird und der Außenkolben das Entladungsgefäß eng umschließen kann und

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folglich eng sein kann, ohne Gefahr vor Bruch des Außenkolbens oder des Entladungsgefäßes bei Anstoßen der Lampe oder bei Schwingungen.

Eine derartige Ausbeulung ist zum Zentrieren des Entladungsgefäßes genauer als ein abgeschlossener Pumpstengel, in dem der Leiter ein größeres Seitenspiel aufweisen würde.

Ein Pumpstengel kann in die Abdichtung, beispielsweise in die Quetschung, des Außenkolbens aufgenommen sein. Bequem ist jedoch ein Pumpstengel, der an der Seite des Außenkolbens vorgesehen ist, vorzugsweise zwischen der Dichtung und den Elektroden. Der Pumpstengel hat dann keinen Einfluß auf die Bahn des erzeugten Lichtes.

Günstig ist auch die Ausführungsform, bei der der Außenkolben evakuiert ist. Wärmeübertragung zu dem Außenkolben ist dann geringer, so daß der Außenkolben enger sein kann bei einer bestimmten maximalen Betriebstemperatur als wenn dieser gasgefüllt ist. Dies hat auch einen günstigen Einfluß auf die thermischen Verluste der Entladung und folglich auf die Ausbeute der Lampe.

Eine Ausführungsform der neuerungsgemäßen Hochdruckgasentladungslampe ist in der Zeichnung in Seitenansicht dargestellt.

In der Zeichnung hat die Hochdruckgasentladungslampe ein vakuumdicht geschlossenen Quarzglasentladungsgefäß 1 mit einander gegenüber liegenden Elektroden 2 und einer natriumhalogenidhaltigen ionisierbaren Füllung. Die dargestellte Lampe hat eine Füllung aus Natrium-, Dysprosium-, Holmium-, Thullium- und Thalliumiodid, mit Quecksilber als Puffergas und Argon/Krypton als Startgas. Ein vakuumdicht geschlossener Außenkolben 10 hat eine Dichtung 11, durch die Stromleiter 12, 13 hindurch sich einwärts erstrecken, die mit einer betreffenden Elektrode 2 elektrisch verbunden sind. Der Außenkolben hat auch einen abgeschlossenen Pumpstengel 14. Einer der Stromleiter 12 erstreckt sich seitlich des Entladungsgefäßes 1 und ist dort von einer Keramikröhre 15 umgeben.

Eine Keramikhülse 16 umgibt die Keramikröhre 15 verdrehbar.

In der dargestellten Lampe hat die Röhre einen Außendurchmesser von etwa 1,95 mm und eine Wandstärke von etwa 0,5 mm. Die Röhre umgibt den Stromleiter mit Spielraum. Die dargestellte Hülse hat einen Außendurchmesser von etwa 3,3 mm und dieselbe Wandstärke wie die Röhre. Sie umgibt die Röhre also locker und ist um die Röhre drehbar. Durch die geknickte Form des Stromleiters 12 neben dem

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Entladungsgefäß wird Verschiebung der Röhre und der Hülse beschrankt. Der größere Durchmesser der Hülse bringt mit sich, daß sie über einen größeren Abstand verschiebbar ist als die Röhre, auch wenn sie dieselbe Lange haben. Die dargestellte Lampe hat eine Hülse und eine Röhre aus Magnesiumoxid, das Siliziumoxid aufweist. Andere für UV undurchdringliche elektrische Isolatorwerkstoffe sind jedoch auch verwendbar, wie beispielsweise auf Basis von Aluminiumoxid, ggf. mit Siliziumoxid.

Der Außenkolben 10 hat gegenüber der Abdichtung 11 eine sich verengende Ausbeulung 17, in der ein elektrischen Leiter 3 sich auf einfache Weise abstützt, der mit einer Elektrode 2 verbunden ist. Statt des Leiters 3, der sich in das Entladungsgefäß hinein erstreckt, kann jedoch der Stromleiter 12 sich dort abstützen.

Der Außenkolben 10 hat seinen abgeschlossenen Pumpstengel 14 seitlich des Entladungsgefäßes 1, über diesen Pumpstengel ist der Außenkolben evakuiert.

Der abgeschlossene Pumpstengel befindet sich zwischen der Dichtung 11 und den Elektroden 2.

In dem Außenkolben ist ein Getter 18 vorgesehen zum Binden von Restgasen. Der Außenkolben ist ausgerichtet in einer Keramikfassung 30 fixiert, an der sich Kontaktstifte 32, 33 befinden, die mit einem betreffenden Stromleiter 12, 13 verbunden sind. Die Lampe hat im Betrieb eine Leistungsaufnahme von 70 W.

Neuerungsgemäße Lampen (U) wurden verglichen mit Lampen mit einer einzigen Keramikröhre (P) großer Dicke mit einem Außendurchmesser von etwa 3,7 mm, mit Lampen mit einem mit Keramik umhüllten, mit dem anderen Stromleiter verbundenen Leiter (C) und mit, als Bezugswert (R) geltenden, Lampen mit einem Außenkolben mit zwei mit einer Abdichtung abgeschlossenen Enden, wobei sich also kein Stromleiter neben dem Entladungsgefäß durch den Außenkolben hindurch erstreckt.

Es gab jeweils vier Lampen derselben Art; bei den Lampen P jedoch drei Stück. Die Ergebnisse des Versuches sind in der Tabelle 1 angegeben.

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Tabelle 1

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	U	P	C	R
x-Koord.	0,359	0,351*	-	0,363
-&Dgr;&khgr;	0,009	0,009*	-	0,000
Via (*>	121,4	132*	119,4	113,7
Vreign (V)	170,5	210*	-	167,2
t (hrs)	6000	5000*	500t	4000

'reign

t 15 *

x-Koord. x-Koordinate des Farbpunktes
V_la Spannung an der Lampe

Wiederzündspannung

Anzahl Brennstunden bei Messung

Versuch beendet

1 Lampe, 2 vorher erloschen

nicht gemessen

Nach 6000 Brennstunden sind die Lampen U noch alle im Betrieb. Der Farbpunkt der Lampen hat sich nur geringfügig verlagert, &khgr; ist nur 0,009 niedriger. Die Spannung an den Lampen ist relativ wenig gestiegen, während die Wiederzündspannung der am Test beteiligten Lampen zum Betrieb auf einem Netz von 230 V niedrig ist.

Die in der Tabelle angegebenen Ergebnisse mit den Lampen P ergeben ein verzerrtes Bild. Eine der Lampen war durch die angestiegene Zündspannung bereits nach 1900 , die andere nach 3000 Brennstunden erloschen. Die letzte Lampe erlosch nach 5200 Brennstunden. In allen Lampen war Natrium in dem Außenkolben sichtbar. Von den Lampen C war die Spannung an den Lampen nach nur 500 Brennstunden bereits so hoch gestiegen, daß dieser Teil des Versuches beendet wurde.

Die Bezugslampen R zeigen mit ihren Eigenschaften nach 4000 Stunden, daß die neuerungsgemäßen Lampen (U), in Anbetracht ihrer Eigenschaften nach 6000 Stunden hoher Qualität sind.
Bei einem Versuch mit Lampen U älteren Datums erlosch nur eine Lampe

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nach 7800 Stunden wegen einer zu hoch angestiegenen V_reign, ohne daß in dem Außenkolben Natrium aufgefunden werden konnte. Die weiteren drei Lampen brannten nach 8000 Stunden noch immer.

Claims (5)

PHN 14.431 7 11.06.1993 SCHUTZANSPRÜCHE :

1. Hochdruckgasentladungslampe mit:

einem vakuumdicht geschlossenen Quarzglasentladungsgefäß (1) mit einander gegenüberliegenden Elektroden (2) und einer ionisierbaren natriumhalogenidhaltigen Füllung,

einem vakuumdicht geschlossenen Außenkolben (10) mit einem abgeschlossenen Pumpstengel (4) und mit einer Abdichtung (11), durch die sich Stromleiter (12, 13) hindurch einwärts erstrecken, die mit einer betreffenden Elektrode (2) elektrisch verbunden sind,

wobei einer der Stromleiter (12) sich neben dem Entladungsgefäß (1) erstreckt und dort von einer Keramikröhre (15) umgeben ist,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Keramikhülse (16) die Keramikröhre (15) drehbar umgibt.

2. Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkolben (10) gegenüber der Dichtung (11) eine sich verengende Ausbeulung (17) aufweist, in der ein elektrischer Leiter (3, 12) sich stützt, der mit einer Elektrode (2) verbunden ist.

3. Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkolben (10) den abgeschlossenen Pumpstengel (14) seitlich des Entladungsgefäßes (1) aufweist.

4. Hochdruckgasentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der abgeschlossene Pumpstengel sich zwischen der Dichtung (11) und den Elektroden (2) befindet.

5. Hochdruckgasentladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet daß der Außenkolben (10) evakuiert ist.