NL8702086A - Hogedrukgasontladingslamp en armatuur voorzien van die lamp. - Google Patents

Description

t PHN 12242 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Hogedrukgasontladingslaap en armatuur voorzien van die lamp.

De uitvinding heeft betrekking op een hogedrukgasontladingslamp omvattende - een vakuumdicht gesloten kwartsglazenlampvat, dat een ontladingsruimte met een lange as omsluit en dat een ioniseerbare vulling heeft die 5 kwik, edelgas en zeldzame-aardhalogenide bevat, - tegenover elkaar langs de lange as van de ontladingsruimte opgestelde staafvormige elektroden met een respektieve top, waarbij de toppen een afstand d tot elkaar hebben, - stroomtoevoergeleiders die tegenover elkaar door de wand van het 10 lampvat naar buitentreden en met een respektieve elektrode verbonden zijn, - waarbij de afstand <| tussen de toppen van de elektroden in een zekere verhouding sL/D staat tot de grootste diameter Dl van de ontladingsruimte dwars op diens lange as, 15 - welke lamp tijdens bedrijf een vermogen opneemt van minimaal 250 W.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een armatuur voorzien van een dergelijke lamp. Een dergelijke lamp is bekend uit het Britse Octrooischrift 1.378.188.

De bekende lamp is ondermeer bestemd te worden gebruikt 20 voor de verlichting van grote sportstadions. De lamp heeft een langgerekt, buisvormig lampvat van kwartsglas, nabij welks einden hittebestendige elektroden zijn opgesteld. De afstand 1 tussen elektroden is groter dan en bij voorkeur een veelvoud van de diameter fi van de ontladingsruimte. Bij een lamp van 3.5 kW bedraagt & 155 mm en D 25 31 mm, zodat i/D =5. Bij een lamp van 250 W bedraagt Ü. 25 mm en D 14 mm, zodat &/D nog de relatief hoge waarde van 1.8 heeft. Het opgenomen vermogen per mm afstand tussen de elektroden is zeer laag, respektievelijk 23 en 10 W/mm.

Bij deze bekende lamp brengt een laag vermogen reeds een 30 aanzienlijke elektrodenafstand mee, een hoog vermogen een zeer grote elektrodenafstand, en daardoor een aanzienlijke respektievelijk zeer 'grote ontladingsboog. Met toenemende grootte van de ontladingsboog neemt 8702086 PHN 12242 2 de grootte van een armatuur dat nodig is om het gegenereerde licht te bundelen, sterk toe. De kwaliteit van de lichtbundel neemt af.

Een bezwaar van sportveldverlichtingsinstallaties is, dat zij zeer veel strooilicht geven, waardoor ook de wijde omgeving 5 hinderlijk verlicht wordt. Behalve dit hinderlijke strooilicht en het daarmee gepaard gaande lage nuttige rendement, heeft de bekende lamp met een in verhouding tot het opgenomen vermogen zeer omvangrijke ontladingsboog, het bezwaar dat het daardoor noodzakelijkerwijs grote armatuur, vanwege windvang en gewicht, een zware mast en dus een zware 10 fundering noodzakelijk maakt. De ontladingsboog is daarbij niet alleen omvangrijk omdat hij lang is, maar ook omdat hij bij horizontaal bedrijf (bij bedrijf met een rechte door de elektroden in een horizontaal vlak) naar boven toe bol gaat staan.

Andere bezwaren van de bekende lamp zijn een sterk 15 geringer wordende lichtopbrengst ten gevolge van het minder transparant worden van het lampvat door afzwarting en aantasting van het kwarts, en een relatief korte levensduur van enkele honderden uren tengevolge van het afbreken van elektroden.

De uitvinding heeft ten doel een lamp te verschaffen van 20 de in de openingsparagraaf omschreven soort die ondermeer geschikt is voor stadionverlichting, waarvan het gegenereerde licht zich goed laat bundelen, die een relatief lange levensduur heeft en waarin het minder transparant worden van het lampvat bestreden is.

Dit doel is bij een lamp van de in de openingsparagraaf 25 omschreven soort volgens de uitvinding daardoor gerealiseerd, dat - de ontladingsruimte ovoidaal is, de afstand d tussen de toppen van elektroden ligt tussen 15 en 30 mm, - de elektroden elk nabij hun top een omwikkeling hebben van hittebestendige-metaaldraad, welke omwikkeling een eerste laag 30 windingen en een tweede laag windingen om de eerste heen heeft, en de top van de elektrode vrijlaat, - de ratio d/D ligt tussen 0.75 en 1.25, - de getalsverhouding tussen broomatomen en jodiumatomen in de 35 gasvulling Br/I tussen 1.5 en 4 ligt, - de lamp tijdens bedrijf op nominale spanning een vermogen opneemt liggend tussen 1600 en 2000 W.

8702.086 PHN 12242 3

Door het geheel van samenhangende kenmerken leent de lamp volgens de uitvinding zich uitstekend om gebruikt te worden voor de verlichting van grote terreinen, zoals sportstadions. Het door de lamp gegeneerde licht laat zich uitstekend door een relatief klein armatuur 5 bundelen, omdat de door de lamp gegeneerde ontladingsboog kompakt is. De lamp heeft een relatief lange levensduur van minimaal circa 1500 uur, mede dank zij een relatief lage maximale wandtemperatuur van circa 1000°C.

De kompaktheid van de ontladingsboog met het omschreven 10 hoge vermogen wordt ten dele bepaald door de waarden van 4. Bij grotere waarden van d neemt de omvang van het benodigde armatuur sterk toe. Bij kleinere waarden van d wordt plaatselijk de belasting van het lampvat te hoog om aantasting van het kwartsglas voldoende te vermijden. Aantasting van het kwartsglas zou lichtverlies veroorzaken, 15 doordat het glas dan minder transparant wordt. Voorts zou het glas een licht-verstrooiende werking krijgen, waardoor de effektiviteit van een armatuur voor het bundelen van het licht van de lamp zou afnemen.

De ratio d/D is van belang, omdat bij hogere waarden dan de gespecifieerde sterke aantasting van het kwartsglas optreedt, 20 terwijl bij lagere waarden de ontladingsboog een sterk gekromde vorm heeft, hetgeen de bundelbaarheid van het gegenereerde licht vermindert.

Ook de ovoidaalheid van de ontladingsruimte is van belang voor het vermijden van een te kromme ontladingsboog. De vorm heeft ook belang voor de levensduur van de lamp, doordat kontakt tussen 25 de elektroden en de halogenide vulling buiten bedrijf van de lamp erdoor bestreden wordt en daarmee aantasting van die elektroden.

De elektroden hebben door de niet-omwonden elektrodentoppen een gedefinieerd aangrijpingspunt voor de ontladingsboog, terwijl anderszins de omwikkeling een te hoge 30 temperatuur van de elektrode, die tot een korte levensduur zou leiden, voorkomt.

Ook de gespecificeerde Br/I-ratio is van belang voor de levensduur. Bij hogere waarden dan 4 kan aantasting van de elektroden optreden, bij lagere waarden dan 1.5 kan afzwarting van het lampvat en 35 daardoor verkorting van de nuttige levensduur van de lamp optreden.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een armatuur voorzien van de hogedrukontladingslamp volgens de uitvinding gekenmerkt 8702084 PHN 12242 4 door - een konkave, rotatiesymmetrische reflektor met een optisch as, een top waar de optische as de reflektor snijdt, en een optisch centrum op de optische as, welke reflektor openingen heeft voor het daarin opnemen 5 van de einden van het lampvat van de hogedrukontladingslamp, - de hogedrukontladingslamp dwars op de optische as van de reflektor, met het optische centrum tussen de toppen van zijn elektroden, - een scherm in de door de reflektor omgeven ruimte, welk scherm in hoofdzaak parallel is aan de elektroden van de lamp en op afstand ligt 10 van de optische as van de reflektor, aan de van de top van de reflektor afgekeerde zijde van de lamp.

De lamp en het armatuur samen geven een goed begrensde lichtbundel. Door de rotatiesymmetrische vorm van de reflektor, bijvoorbeeld een paraboloide, is de bundel ook in vlakken door de 15 elektroden van de lamp smal.

Het scherm in de reflektor onderschept licht, dat bij afwezigheid van dat scherm zonder reflektie door de reflektor bijvoorbeeld in opwaartse richtingen het armatuur zou verlaten. Bij gebruik van het armatuur met het scherm boven de optische as kan worden voorkomen, dat het armatuur 20 licht in horizontale of opwaartse richtingen uitzendt als het armatuur neerwaarts gericht is. Zulk licht wordt namelijk als zeer hinderlijk (strooilicht) ervaren.

Het scherm kan aan zijn naar de as gekeerde zijde spiegelend zijn. Daardoor wordt een aanzienlijke winst geboekt in het 25 verlichtingsrendement van het armatuur. De van de as afgekeerde zijde kan lichtabsorberend zijn, bijvoorbeeld zwart gematteerd om reflekties op dat oppervlak te voorkomen.

In een gunstige uitvoeringsvorm is de reflektor gefacetteerd. Daardoor is een grotere homogeniteit van de lichtsterkte van de bundel 30 verkregen. De facetten kunnen bijvoorbeeld in axiale banen en tevens in rondgaande banden op het reflektor-oppervlak zijn gepositioneerd.

Bij gebruik van een gladde bijvoorbeeld paraboloide reflektor zijn lamp en armatuur bijzonder geschikt voor het aanstralen van torens of zeer hoge gebouwen van bijvoorbeeld 100 m hoogte of meer.

35 Een uitvoeringsvorm van de hogedrukontladingslamp en van het armatuur met die lamp volgens de uitvinding worden in de tekening getoond. Daarin is 8702006 ψ ΡΗΝ 12242 5

Figuur 1 een zijaanzicht van de lamp

Figuur 2 een vooraanzicht van het armatuur met schematisch de lamp van Figuur 1 in zijaanzicht.

Figuur 3 een axiale doorsnede door de reflektor van 5 Figuur 2.

In Figuur 1 heeft de hogedrukontladingslamp een vakuumdichtgesloten kwartsglazen lampvat 1, dat een ontladingsruimte 2 met een lange as 3 omsluit. De ontladingsruimte 2 heeft een ioniseerbare vulling die kwik, zeldzame-aardhalogenide 4 en edelgas bevat.

10 Tegenover elkaar zijn langs de lange as 3 van de ontladingsruimte 2 staafvormige elektroden 5 opgesteld, die een respektieve top 6 hebben.

De toppen 6 hebben een onderlinge afstand 4· Stroomtoevoergeleiders 7, 7' zijn met een respektieve elektrode 5 verbonden en treden tegenover elkaar door de wand van het lampvat 1 naar buiten. De delen 7 van die 15 stroomtoevoergeleiders 7, 7' zijn folievormig.

De ontladingsruimte 2 heeft een grootste diameter D dwars op diens lange as 3. Er is een ratio tussen £ en D. De lamp neemt tijdens bedrijf een vermogen op van minimaal 250 W.

In de lamp volgens de uitvinding van Figuur 1 is de 20 ontladingsruimte 2 ovoldaal en ligt de afstand £ tussen de toppen 6 van de elektroden 5 tussen 15 en 30 mm. De elektroden 5 hebben nabij hun top 6 een omwikkeling 8 van hittebestendige-metaaldraad, bijvoorbeeld evenals de elektroden 5 van wolfraam. De omwikkelingen 8 hebben een eerste laag van bijvoorbeeld 7 a 10 windingen 9 en een 25 tweede laag van bijvoorbeeld 5 a 8 windingen 10 om de eerste 9 heen en laten de toppen 6 van de elektroden 5 bijvoorbeeld over een lengte van 1 a 4 mm vrij.

De ratio d/fi ligt tussen 0.75 en 1.25. Het lampvat 1 heeft nabij de elektroden 5 een bekleding 11 van Zr02. De getalsverhouding van de 30 broomatomen en de jodiumatomen in de gasvulling Br/I ligt in tussen 1.5 en 4. De lamp neemt tijdens bedrijf een vermogen op tussen 1600 en 2000 V.

De lamp kan gevuld zijn met, per 1 mm afstand tussen de elektrodentoppen 6: 35 2-10 mbar edelgas, bijvoorbeeld argon 2-5 mg kwik 0.25-1 mg zeldzame-aardhalogenide, bijvoorbeeld dysprosiumhalogenide, 8702088 ΰ « ΡΗΝ 12242 6 bijvoorbeeld dysprosiumbromide of een mengsel van twee of meer zeldzame-aardhalogenides, bijvoorbeeld de bromides en/of iodides van dysprosium en holmium en/of thulium.

De vulling kan voorts cesiumhalogenide bevatten, bijvoorbeeld 0.25-1 mg 5 jodide per 1 mm afstand tussen de elektrodentoppen. Dit geeft een diffuus op de elektroden aangrijpende boog.

De vulling kan voorst desgewenst 0.25-0.75 mg HgBr2 bevatten per 1 mm afstand tussen de elektrodentoppen en/of eventueel 0.05-0.3 mg HgJ2.

De getalsverhouding tussen broomatomen en jodiumatomen in de vulling is 10 daarbij tussen 1.5 en 4.

In een proefserie van 25 lampen bedroeg de elektrodetopafstand sl= 25 mm en d /β = 0,86.

De diameter van de wolfraamelektrodestaven was gekozen tussen 1500 en 2000 pm en bedroeg 1750 pm. Op 2 mm afstand van hun top waren de 15 elektrodestaven omwikkeld met wolfraamdraad van 800 a 1000 pm, in casu 900 pm, met 9 windingen in de eerste en 7 windingen in de tweede laag.

De vulling van de lamp bestond uit 150 mb Ar, 95 mg Hg, 3,6 mg DyBr3, 3.6 mg HoBr3, 4.8 mg TmBr3, 11.75 mg Csl, 10.50 mg HgBr2 en 3.0 mg Hgl2. De ratio Br/I bedroeg 20 daarbij 3.0.

De lampen namen op nominale spanning een vermogen op van 1800 W en hadden een levensduur van meer dan 1500 hr, dat wil zeggen 23 van de lampen (dat is tenminste 90% van het aantal) hadden na 1500 bedrijfsuren een lichtopbrengst die meer dan 85% van de lichtopbrengst na 100 25 bedrijfsuren bedroeg.

De Figuren 2 en 3 tonen een armatuur voorzien van de hogedrukontladingslamp 20 volgens de uitvinding die slechts schematisch is weergegeven. Het armatuur heeft een konkave, rotatiesymmetrische reflektor 30 met een optische as 31 en een top 32 waar de optische as de 30 reflektor 30 snijdt. Op de optische as 31 ligt een optisch centrum 33.

De reflektor 30 heeft openingen 38 voor het daarin opnemen van de einden van het lampvat van de hogedrukontladingslamp 20.

De hogedrukontladingslamp 20 staat dwars op de optische as 31 van de reflektor 30, waarbij het optische centrum 33 tussen de toppen 26 van de 35 elektroden 25 ligt.

Een scherm 34 is aanwezig in de door de reflektor 30 omgeven ruimte. Het scherm 34 staat in hoofdzaak parallel aan de elektroden 25 van de lamp 8702086 5 PHN 12242 7 20, in de tekening tevens aan de optische as 31. Het scherm 34 bevindt zich op afstand van de optische as 31 van de reflektor 30, aan de van de top 32 van de reflektor 30 afgekeerde zijde van de lamp 20.

In de Figuren is de reflektor 30 gefacetteerd en heeft het scherm 34 een 5 spiegelend oppervlak 35 en een lichtabsorberend oppervlak 36. Het lichtgevende deel van de lamp 20 is schematisch met 37 aangeduid.

Het licht wat binnen de hoek <r wordt uitgestraald, wordt door het scherm 34 aan de door de reflektor 30 gevormde bundel toegevoegd. Daardoor straalt het armatuur nagenoeg geen licht in opwaartse richtingen uit, 10 indien de reflektor 30 neerwaarts gericht is en de optische as tenminste een hoek ê met de horizontaal maakt.

Het getoonde armatuur is bijzonder geschikt om gebruikt te worden om van 40 a 60 m hoogte een sportveld te verlichten.

8702086

Claims (2)

1. Hogedrukgasontladingslamp omvattende - een vakuumdicht gesloten kwartsglazenlampvat, dat een ontladingsruimte met een lange as ontsluit en dat een ioniseerbare vulling heeft die kwik, edelgas en zeldzame-aardhalogenide bevat, 5. tegenover elkaar langs de lange as van de ontladingsruimte opgestelde staafvormige elektroden met een respektieve top, waarbij de toppen een afstand d tot elkaar hebben, - stroomtoevoergeleiders die tegenover elkaar door de wand van het lampvat naar buitentreden en met een respektieve elektrode verbonden 10 zijn, - waarbij de afstand d tussen de toppen van de elektroden in een zekere verhouding &/D staat tot de grootste diameter fi van de ontladingsruimte dwars op diens lange as, ’ - welke lamp tijdens bedrijf een vermogen opneemt van minimaal 250 W, 15 met het kenmerk dat - de ontladingsruimte ovoidaal is, de afstand d tussen de toppen van elektroden ligt tussen 15 en 30 mm, - de elektroden elk nabij hun top een omwikkeling hebben van hittebestendige-metaaldraad, welke omwikkeling een eerste laag 20 windingen en een tweede laag windingen om de eerste heen heeft, en de top van elektrode vrijlaat, - de ratio d/D ligt tussen 0.75 en 1.25, - de getalsverhouding tussen broomatomen en jodiumatomen in de gasvulling Br/I tussen 1.5 en 4 ligt, 25. de lamp tijdens bedrijf op nominale spanning een vermogen opneemt liggend tussen 1600 en 2000 W.

2. Armatuur voorzien van de lamp volgens conclusie 1, gekenmerkt door - een konkave, rotatiesymmetrische reflektor met een optisch as, een top 30 waar de optische as de reflektor snijdt, en een optisch centrum op de optische as, welke reflektor openingen heeft voor het daarin opnemen van de einden van het lampvat van de hogedrukontladingslamp, - de hogedrukontladingslamp dwars op de optische as van de reflektor, met het optische centrum tussen de toppen van zijn elektroden, 35. een scherm in de door de reflektor omgeven ruimte, welk scherm in hoofdzaak parallel is aan de elektroden van de lamp en op afstand ligt van de optisèhe as van de reflektor, aan de van de top van de 8702086 6 PHN 12242 9 reflektor afgekeerde zijde van de lamp. 8702086