NL8302923A

NL8302923A - Hoge-druk-metaaldampontladingslamp.

Info

Publication number: NL8302923A
Application number: NL8302923A
Authority: NL
Original assignee: Iwasaki Electric Co Ltd
Priority date: 1982-08-23
Filing date: 1983-08-19
Publication date: 1984-03-16
Also published as: GB2127633B; GB8322506D0; FR2532113A1; DE3330266C2; FR2532113B1; GB2127633A; DE3330266A1

Description

* ' ( ^ VO 5057

Betr.: goge-druk-metaaldampontladingslamp.

De uitvinding heeft betrekking op een hoge-druk-metaaldampontla-dingslamp, zoals een metaalhalogenidelamp , of een hoge-druk-natr ium lamp en meer in het bijzonder op een hoge-druk-metaaldampontladingslamp, die voor het vereenvoudigen van het starten een startketen bevat.

5 In het algemeen heeft een hoge-druk-metaaldampontladingslamp, zoals een metaalhalogenidelamp of een hoge-druk-natriumlamp een hoge starfcspanning en is het lastig een dergelijke ontladingslamp met een gebruikelijke in de handel zijnde voedingsbron te starten. Recentelijk is voorgesteld in de lamp een startketen op te nemen voor het opwekken 10 van een hoogspanningspuls, die dan tezamen met de voedingsbronspanning aan een licht-emitterende buis wordt aangelegd om het starten te vereenvoudigen. Bij een dergelijke ontladingslamp wordt geen gebruik gemaakt van een grote, afzonderlijke stabilisator met een hoge, secundaire onbelastingsspanning, is in de stabilisator geen starter aanwe-15 zig en wordt ook geen gebruik gemaakt van een afzonderlijke starter, die buiten de stabilisator is gelegen, en de lamp kan worden gebruikt door deze slechts met een bestaande hoge-druk-kwiklampstabilisator te verbinden.

Het gebruik van deze lamp is derhalve zeer geschikt en de vraag 20 daarnaar neemt snel toe,

De meest populaire lamp van dergelijke hoge-druk-metaaldamp-ontladingslampen met een daarin ondergebrachte startketen, is weergegeven in fig. 1, waarin een startketen b met een serieverbinding van een thermogevoelige schakelaar 2, die bij kamertemperatuur of normale 25 temperatuur is gesloten, (wanneer de lamp is uitgeschakeld) en open is bij een hoge temperatuur (wanneer de lamp is ingeschakeld) en een weerstand 3, parallel aan een licht-emitterende buis 1 is verbonden, welke laatste is voorzien van tenminste een paar hoofdelektroden, die binnen een uitwendig omhulsel 5 zijn ondergebracht en via een inductieve sta-30 bilisator β met een wisselspanningsbron 7 zijn verbonden. Zoals later zal worden besproken dient de thermogevoelige schakelaar 2 voor het in-en uitschakelen van een stroom in de startketen b om hoogspanningspul-sen op te wekken teneinde de ontladingslamp te starten, waarna, wanneer de ontladingslamp is gestart, de schakelaar de verbinding tussen de 35 startketen U en de wisselspanningsbron 7 verbreekt. Normaliter is de * ” λ .-¾ f ü „ ;; J j

_J

ί * - 2 - schakelaar een bimetaalschakelaar. De weerstand 3, welke in serie met de thermogevoelige schakelaar 2 is verbonden, dient om de stroom in de startketen ^ tot een geschikte waarde te begrenzen en wanneer de ontlading eenmaal over de hoofdelektroden van de licht-emitterende buis 1 door 5 de werking van de startketen k tot stand is gebracht, dient de weerstand om een doven van. de ontlading te beletten, zelfs indien de thermogevoelige schakelaar 2 opnieuw wordt gesloten. Gewoonlijk bestaat de weerstand uit een warmte-opwekkend element, zoals een gloeidraad.

Bij deze ontladingslamp vloeit, wanneer de wisselspanningsbron 10 T wordt ingeschakeld, een stroom in de startketen U en wekt de weerstand 3 warmte op. Dientengevolge wordt de thermogevoelige schakelaar 2 geopend. Tengevolge daarvan wordt de stroom naar de startketen U verbroken en wekt de weerstand 3 geen warmte meer op. Derhalve wordt de thermogevoelige schakelaar 2 gesloten en vloeit weer een stroom in de 15 startketen U en wordt de thermogevoelige schakelaar 2 weer geopend. Op deze wijze herhaalt de thermogevoelige schakelaar 2 de in-uitwerking en de stroom in de startketen U wordt in- en uitgeschakeld. Tengevolge daarvan worden over de stabilisator 6 hoogspanningspulsen opgewekt. Aangezien de hoogspanningspulsen tezamen met de voedingsbronspanning 20 aan de hoofdelektroden van de licht-emitterende buis 1 worden toegevoerd, wordt de licht-emitterende buis 1 ontstoken. Nadat de ontladingslamp is gestart, wordt de thermogevoelige schakelaar 2 open gehouden door de warmte, die door de licht-emitterende buis 1 wordt opgewekt en wordt het opwekken van de hoogspanningspulsen beëindigd.

25 De bij deze ontladingslamp gebruikte startketen is een eenvoudige keten, voorzien van een serieverbinding van een thermogevoelige schakelaar, zoals een bimetaalschakelaar, en een weerstand, zoals een gloeidraad. Aangezien de keten economisch is en kan worden gebruikt in een omgeving met hoge temperatuur, is de keten op grote schaal toegepast 30 als een startketen, welke in een hoge-druk-metaaldampontladingslamp is ondergebracht.

De bovenbeschreven startketen heeft evenwel de volgende bezwaren.

In de eerste plaats is, aangezien de thermogevoelige schakelaar 2 gewoonlijk een mechanische bimetaalschakelaar is, een bepaalde mate van v 35 onuniformiteit en variatie in de schakelwerking niet te vermij,den. Tenge-volge daarvan is de tempering en de waarde van de hoogspanningspuls niet constant en is de startkarakteristiek noodzakelijkerwijs onstabiel.

** ^ Λ * ' *\ .Λ *=7 -· - V „ > : o

s i I

Ia de tweede plaats kan, tengevolge vaa het feit, dat de tempering I

en de waarde van de hoogspanningspuls niet contant is, een te hoge span- I

ningspuls worden opgewekt, die de ontladingslamp en de startketen op een I

schadelijke wijze heinvloedt. Derhalve moet een keten voor het absorberen I

5 van abnormale pulsen aanwezig zijn. Fig. 2 toont een golf vorm van de door

de in fig. 1 afgeheelde startketen opgewekte hoogspanningspuls. Zoals uit I

fig. 2 blijkt, is het interval van het opwekken v.an de hoogspanningspul- I

sen en de waarde van de hoogspanningspuls onstabiel. Ten aanzien van de I

waarde van de pulsen wordt een hoogspanningspuls van 5 kV, welke groter I

10 is dan 3-3,5 kV, welke nodig is voor het starten van de ontladingslamp, I

opgewekt. I

. In de derde plaats behoeft, aangezien de weerstand 3 van de start- I

keten gewoonlijk een gloeidraad is,' het. opnemen daarvan in de ontladings- I

lamp en de anti-trillingsorganen daarvoor een speciale techniek. I

15 .Qm de bovengenoemde bezwaren te elimineren, is voorgesteld een com- I

ponent van de startketen, bijvoorbeeld de thermogevoelige schakelaar, te I

vervangen door een spanningsgevoelige halfgeleiderschakelinrichting, welke I

geen mechanisch schakelelemnt omvat, zodat de componenten van de start- I

keten zoveel mogelijk door halfgeleiderinrichtingen of elektronische in^ I

20 richtingen worden gevormd. I

In de eerste plaats kunnen, aangezien de hoge-druk-metaaldamp- I

ontladingslamp tijdens de ontlading een zeer hoge temperatuur bereikt in I

tegenstelling met een lage-druk-metaaldampontladingslamp, zoals een fluores- I

centielamp, (zo wordt bijvoorbeeld in een uitwendig omhulsel van een I

25 hoge-druk-natriumlamp van U00 W, welke in een lamphouder is gemonteerd, I

tijdens de ontlading en temperatuur van bij benadering ^00° C bereikt), I

de in de ontladingslamp opgenomen componenten de beoogde functies niet I

steeds vervullen en worden deze gedegradeerd en in een korte periode on- I

bruikbaar.

30 Om een hoge-druk-metaaldampontladingslamp te starten, is een hoog- I

spanningspuls nodig, die een grotere waarde heeft en meer energie bevat I

dan die, welke nodig is voor het starten van een fluorescentielamp. Wanneer I

de componenten, die dergelijke hoge spanningspuls en kunnen opwekken onder een normale toestand en aan de bovenbeschreven temperatuureis kunnen vol- I

35 doen, moeten worden toegepast, nemen de afmetingen van de componenten

noodzakelijkerwijs toe en is het lastig deze componenten in de ontlading^- I

lamp op te nemen.

J* *T ·* " ·. „A I

8 ·:; : - i o

* V

- k -

In verband daarmede is een hoge-druk-metaaldampontladingslamp, welke een startketen bevat, die uit halfgeleiderinrichtingen of elektronische inrichtingen is opgebouwd, in de praktijk niet toegepast, ofschoon deze vanuit een theoretisch oogpunt goed zou kunnen zijn.

5 De uitvinding beoogt de bovenstaande bezwaren op te heffen. Volgens de uitvinding wordt een hoofdgedeelte van de startketen opgebouwd uit halfgeleiderinrichtingen of elektronische inrichtingen voor het stabiliseren van de startketen, het elimineren van de keten voor het absorberen van abnormale pulsen, het vereenvoudigen van de montage en het 10 verbeteren van de anti-trillingseigenschappen, en de opbouw van de componenten van de startketen en de werkwijze voor het opnemen daarvan, worden verbeterd voor het verschaffen van een praktische hoge-druk-metaaldarapontladingslamp, welke een startketen bevat, die in een omgeving met hoge temperatuur kan worden gebruikt en in zijn geheel compact 15 is.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 een schema van een bekende hoge-druk-metaaldampontladings-lamp, waarin een startketen is ondergebracht; 20 fig. 2 een golfvorm van een hoogspanningspuls, die door de start keten van de ontladingslamp volgens fig. 1 wordt opgewekt; fig, 3 een schakeling van een uitvoeringsvorm van een hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens de uitvinding; fig. een sparming-ladingskarakteristiek van een niet-lineaire 25 condensator, welke in een startketen van de ontladingslamp' volgens de uitvinding wordt toegepast; fig. 5 en 6 spanningsgolfvormen op het starttijdstip van de ontladingslamp volgens de uitvinding; fig. 7-11 en fig. 13 schem's van andere uitvoeringsvorm van een 30 ontladingslamp volgens de uitvinding; en fig.. 12 een bepaald uitwendig aanzicht van de in fig. 11 af geheelde ontladingslamp.

I»

Fig. 3 toont een basisketenconfiguratie van een hoge-druk-metaal-dampontladingslamp volgens de uitvinding. Met 1 is een licht-emitterende 35 buis aangeduid, welke is voorzien van tenminste één paar hoofdelektroden 2a en 2b. De licht-emitterende buis 1 bestaat uit kwart sglas of een licht-over dragend keramisch materiaal, en is gevuld met kwik, een start-h r > · - -1 # 4 - 5 - gas en een aantal geschikte licht-emitterende metalen. Parallel aan de licht-emitterende huis 1 is een startkétea 6 verbonden, welke een serie-verhinding van tenminste een thermogevoelige schakelaar 3, die bij een normale temperatuur wordt gesloten (wanneer de lamp is uitgeschakeld} 5 en open is bij hoge temperatuur (wanneer de lamp is ingeschakeld), een spanningsgevoelige halfgeleiderschakelinrichting k, zoals een symmetrische siliciumschakelaar (SSS) omgeven door een glasmateriaal, en een condensator (hierna betiteld als een niet-lineaire of keramische condensator) met een niet-lineaire spanning-laadkarakteristiek (hysteresis), 10 vervaardigd uit een dielektrisch (keramisch) materiaal, omgeven door een glasmateriaal, omvat. Met 7 is een diode aangegeven, welke is omgeven door een glasmateriaal en welke parallel aan de halfgeleiderschakelinrichting U is verbonden. De diode 7 dient om de halfgeleiderschakelinrichting 4 te laten werken met het dubbele van de spanning van een 15 wisselspanningsvoedingsbron. Deze diode is, zoals later zal worden toegelicht, niet absoluut noodzakelijk. De startketen 6 en de licht-emitterende buis 1 zijn ondergebracht in een buitenste omhulsel 8, waarin een geschikte hoeveelheid inert gas aanwezig is of welk omhulsel in wezen luchtledig is. Met 9 is een voet aangegeven, die aan één uiteinde van het 20 uitwendige omhulsel 8 is aangebracht. De licht-emitterende buis 1 en de startketen 6 zijn via de voet 9 en een inductieve stabilisator 10 met een wisselspanningsvoedingsbron 11 verbonden.

De keramische condensator 5 van de startketen 6 bestaat in wezen uit bariumtitanaat (BaTiO^) en vertoont in het algemeen een niet-lineaire 25 spanning (Ξ) -laad (Q)-karakteristiek (hysteresis), als aangegeven in fig. 4. Bij de hier beschouwde uitvoeringsvorm wordt voor het verschuiven van het Curie-punt (en een tweede overgangspunt) een en ander zodanig, dat een bepaalde diëlektriciteitsconstante 8 van de condensator een s © waarde van 5.000 - 20.000 bezit in een temperatuurgebied van -30 0 - 30 +6o° C, hetgeen de omgevingstemperatuur is, waarbij de ontladingslamp normaal wordt gestart, barium zirconaat (BaZrO^), waaraan strontium-titanaat (SrTiQ^) is toegevoegd voor het verbeteren van de sintereigenschappen, of zonder het toevoegen van strontiumtitanaat, aan het bariumtitanaat in een hoeveelheid van 10-30 mol procent toegevoegd.

35 Eet verdient de voorkeur calciumtitanaat (CaliO^) in een hoeveel heid van enige mol procent toe te voegen teneinde een abrupte verandering van de specifieke diëlektriciteitsconstante in de buurt van het A *“7 ,-*v * . ** „ ' ^ U *l V V* ^ # v.

- 6 -

Curiepunt te "beletten. Het mengsel wordt in een dunne schotel door een normale poederpersmethode gevormd en wordt in lucht "bij een temperatuur van 1300° C - 1U00° C maximaal gedurende ongeveer twee uur verhit. Daarna worden zilverfilmelektroden op de verhitte, dunne plaat aangebracht 5 door verhitting bij 700° C - 800° C en worden daaraaa door zilver solderen geleiderdraden bevestigd. Tenslotte worden de gehele buitenvlakken bekleed met een glasmateriaal, zoals glas met een laag smeltpunt of glas met een grote diëlektriciteitsconstante. De deklaag dient om een achteruitgang van de doorslagspanningskarakteristiek te beletten, welke een 10 gevolg is van het feit, dat zuurstof in het bariumtitanaat bij de hoge temperatuur tijdens de werking van de ontladingslamp dissocieert en het bariumtitanaat half geleidend wordt, omdat het buitenomhulsel 8 van de ontladingslamp gewoonlijk luchtledig is of met het inerte gas is gevuld, terwijl de deklaag tevens dient om de sublimering van de zilverfilm-15 elektroden te beletten. Het is essentieel, dat de condensator in het buitenste omhulsel wordt ondergebracht, zoals dit volgens de uitvinding het geval is.

De halfgeleiderschakelinrichting H van de startketen 6 bezit een PNPN- of ΡϊΓΡΝΡ-siliciumjunctie en een element daarvan is gepassi-20 veerd met glas, terwijl de buitenoppervlakken daarvan met glas zijn bekleed. Een dergelijk siliciumjunctie kan een temperatuur van ^00° C - 500° C gedurende een betrekkelijk lange periode uithouden zolang de junctie niet wordt geoxydeerd. Derhalve kan de inrichting zonder problemen in de ontladingslamp worden opndergebracht.

25 De diode 7, welke parallel aan de halfgeleiderschakelinrichting is verbonden, zoals vereist, bezit een element, dat met glas is gepas siveerd en met glas is bekleed. Een dergelijke diode is in de handel verkrijgbaar onder modelnummer V06g. Aangezien een dergelijke in de handel verkrijgbare diode evenwel is voorzien van uit koper bestaande toe-30 voerdraden, die met tin-loodsoldeer zijn gesoldeerd, dient het tin-lood-soldeer te worden verwijderd, omdat dit bij hoge temperatuur verdampt.

Aangezien de halfgeleiderschakelinrichting k en de diode 7 in * het uitwendige omhulsel 8 zijn ondergebracht, dat gewoonlijk luchtledig of met een inert gas is gevuld, worden de elementen daarvan niet 35 geoxydeerd indien de glaspas sivering tijdens de werking van de half ge-leiderinrichting verloren gaat door thermische stoot- of andere oorzaken.

Volgens de uitvinding zijn, zoals boven is beschreven, de buiten- Ü X λ ^ *7 O j Λ · - 7 - vlakken van de keramische condensator 5 van de startketen 6 omgeven door glasmateriaal om de warmtebestendigheid van de condensator te verbeteren en een degradatie van de functie van de condensator te beletten, welke een gevolg is van bet feit, dat de zuurstof in bet kera-5 miscbe materiaal met grote diëlektriciteitsconstante van de condensator, zoals bariumtitanaat, bij boge temperatuur dissocieert.

De buitenvlakken van de balfgeleiderscbakelinricbting 4: en de., diode 7 zijn eveneens door glasmateriaal omgeven om de warmtebestendig-beid te verbeteren en een oxydatie van de elementen te beletten in bet 10 geval, dat een lek optreedt.

Een praktische startketen, welke in een ontladingslamp kan worden ondergebraebt, kan evenwel met slechts deze middelen nog niet worden verkregen. Wanneer bijvoorbeeld de serieketen van de keramische condensator 5 en de halfgeleiderschakelinrichting 4 parallel aan de 15 licht-emitterende buis 1 wordt verbonden en deze in bet buitenste omhulsel 8 worden ondergebraebt en indien de halfgeleiderschakelinrichting 4 tijdens de werking van de ontladingslamp, omgeven met boge temperatuur werkt, neemt de doorslagspanning van de halfgeleiderschakelinrichting 4 af en kan de halfgeleiderschakelinrichting 4 niet als een schakel-20 inrichting werken, en indien in de startketen continu een stroom vloeit, bezwijkt het element van de halfgeleiderschakelinrichting 4.

Volgens de uitvinding is de thermogevoelige schakelaar 3» welke bij kamertemperatuur wordt gesloten (wanneer de lamp is uitgeschakeld) en geopend wordt bij hoge temperatuur (wanneer de lamp is ingeschakeld) 25 in serie verbonden met de halfgeleiderschakelinrichting 4. Opgemerkt wordt, dat de thermogevoelige schakelaar 3 in wezen verschilt van die van de in fig. 1 afgebeelde bekende ontladingslamp doordat de schakelaar niet direkt dient voor het opwekken van de hoogspanningspulsen.

Thans zal de werking van de ontladingslamp worden toegelicht.

30 De spanning van de commerciële wisselspanningsvoedingsbron 11 van 200 V -240 V bij een frequentie van 50 Hz/βθ Hz wordt over de stabilisator 10 aangevoerd. De spanning wordt aangelegd aan de serieketen van de paral-lelverbinding van de halfgeleiderschakelinrichting 4 en de diode 7, en de keramische condensator 5, over de thermogevoelige schakelaar 3, 35 welke bij kamertemperatuur is gesloten of ingeschakeld is. De keramische condensator 5 wordt door deze spanning in een halve periode van de voe-dingswisselspanning geladen, In de volgende halve periode wordt de lading ZZi'i - 3 -8 r

9 W

van de keramische condensator 5 op de voedingsspanning gesuperponeerd, zodat de in fig. 5 aangegeven spanning over de klemmen a en h van de parallelschakeling van de halfgeleiderschakelinrichting b en de diode 7 optreedt. De piekwaarde van de spanning ten opzichte van het punt a is 5 3 Em, waarbij Em de voedingsspanning is of volt bedraagt wanneer

Em 200 volt is. Indien de doorslagspanning van de halfgeleiderschakelinrichting i; vooraf op bij benadering U80 volt wordt ingesteld, wordt de halfgeleiderschakelinrichting 4 ingeschakeld wanneer de voedingsspanning de doorslagspanning overschrijdt en de lading van de keramische 10 condensator 5 wordt af gevoerd. Een hoogspanning spuls van bij benadering 3-3,5 kV, welke groter is dan die wanneer een gebruikelijke condensator wordt toegepast, wordt in de stabilisator 10 door de spanning-laadkarak-teristiek van de keramische condensator 5 opgewekt en deze hoogspannings-puls wordt op de voedingsspanning gesuperponeerd, als aangegeven in fig.

15 6, waarbij de gecombineerde spanning aan de hoofdelektroden 2a en 2b van de lichtr-emitterende buis 1 wordt toegevoerd. Dientengevolge wordt de ontladingslamp gestart. Wanneer de ontladingslamp wordt gestart, neemt de warmtestraling van de lichtr-emitterende buis 1 toe en wordt de thermo-gevoelige schakelaar 3 geopend of uitgeschakeld om de startketen 6 ten 20 opzichte van de voedingsbron 11 te isoleren.

Fig. 7 toont een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, waarbij een weerstand 12 in serie met de serieketen van de thermogevoe-lige schakelaar 3, de parallelschakeling van de halfgeleiderschakelinrichting !+ en de diode 7, en de keramische condensator 5 is verbonden 25 en waarbij een hulpelektrode 13 bij de hoofdelektrode 2b van de lichtend tt erende buis 1 is opgesteld, terwijl de serieketen van de parallelschakeling van de halfgeleiderschakelinrichting U en de diode 7 en de keramische condensator 5 over de hoofdelektrode 2b en de hulpelektrode 13 is verbonden. De weerstand 12 kan een gebruikelijke, vaste weerstand 30 zijn en de weerstandwaarde daarvan wordt op een juiste wijze zodanig

gekozen, dat een voldoende stroom om de halfgeleiderschakelinrichting U

- in te schakelen, over de weerstand vloeit en de opgewekte hoogspannings-* puls voldoende groot is om een boogontlading tussen de hoofdelektrode 2a en 2b te veroorzaken, doch niet tussen de hoofdelektrode 2b en de 35 naastgelegen hulpelektrode 13.

De verbinding van de weerstand 12 in serie met de startketen kan ook worden toegepast bij de keten volgens fig. 3, waarbij geen hulpelektro- © z n « λ 0 1 'j ^ v fe, y u> w - 9 -

de in de licht-emitterende "buis aanwezig is. I

Fig. 8 toont een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, waarin de serieketen van de parallelschakeling van de halfgeleider-schakelinrichting ^ en de diode 7» en de keramische condensator 5 5 tussen de hoofdelektrode 2b van de licht-emitterende buis 1 en de naast- I

gelegen hulpelektrode 13 via een startweerstand 1¼ is verbonden. De I

keten volgens fig- 8 werkt op een soortgelijke wijze als die volgens I

fig. 7.

De in de fig. 7 en 8 afgebeelde ontladingslampen zijn geschikt I

10 om te worden toegepast bij een metaalhalogenidelamp, waarin kwik, I

startgas en een aantal geschikte licht-emitterende metalen, zoals I

natrium, scandium, en thorium, en een halogeen, zoals iood, broom of I

chloor, of een verbinding daarvan, zijn ondergebracht in de licht-emit- I

terende buis, die uit kwartsglas bestaat·.

15 Fig. 9 toont een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, welke I

is toegepast op een hoge-druk-natriumlamp. De licht-emitterende buis 1 I

bestaat uit een licht overdragend keramisch materiaal en een alkali- I

metaal, zoals natrium, een startgas, zoals xenon, en een buffergasbron, I

zoals kwik, zijn in de licht-emitterende buis 1 ondergebracht. Een na- I

20 deringsgeleider 15 voor het ondersteunen van het starten is op een buiten- I

wand van de licht-emitterende buis 1 gemonteerd. De geleider 15 is zo- I

danig verbonden, dat deze dezelfde potentiaal heeft als de elektrode I

2b.

Aan de andere elektrode 2a wordt een tegenelektrodepotentiaal I

25 aangelegd. Een weerstand l6 is in serie met de diode J verbonden om I

het laden van de condensator 5 zodanig te vertragen, dat bij elke twee- I

de op de vier perioden van de spanning van de wisselspanningsvoedings- I

bron een hoogspanningspuls wordt opgewekt. Dientengevolge wordt een I

hoogspanningspuls met een grote piek opgewekt en deze is geschikt om I

30 de hoge-druk-natriumlamp te starten. De weer standswaarde van de weer- I

stand 16 wordt op een geschikte wijze gekozen om een dergelijke juiste |

tijdconstante te verkrijgen. I

Fig. 10 toont een variant van de in fig. 9 afgebeelde ontladings- I

lamp. In fig, 9 worden, indien aan de geleider 15 een potentiaal aange- -I

35 legd blijft, na het inschakelen van de licht-emitterende buis 1, natrium

ionen in de licht-emitterende buis 1 door de potentiaal aangetrokken en I

lekken deze uit de licht-emitterende buis 1. Dientengevolge wordt de I

karakteristiek van de ontladingslamp verslechterd, Het verdient derhalve I

ö O o τ <► -10-.

de voorkeur de naderingsgeleider van de buitenwand van de lieht-emitte-rende buis te verwijderen door thermoresponsieve. organen, nadat de ontladingslamp is gestart of wanneer de geleider 15 om de lieht-emitterende buis 1 is gewikkeld, als aangegeven in fig. 10, de keten voor bet aan-5 leggen van een potentiaal aan de geleider 15 door de thermogevoelige schakelaar 16 wordt uitgeschakeld.

Fig. 11 toont een variant van de in fig. 10 afgeheelde ontladings-larnp. Bij de in fig. 10 af geheelde ontladingslamp, waarin de thermogevoelige schakelaar 17 voor de geleider 15 gescheiden van de thermogevoe-10 lige schakelaar 3 voor de startketen 6 aanwezig is, kan, wanneer de lamp opnieuw wordt gestaart, d.w.z. wanneer de energietoevoer naar de lamp wordt ingeschakeld en onmiddellijk daarna wordt uitgeschakeld, de thermogevoelige schakelaar 3 worden gesloten, voordat de thermogevoelige schakelaar 17 wordt gesloten om een potentiaal aan de geleider 15 aan te leggen. 15 In een dergelijk geval wekt de startketen 16 de hoogspanningspulsen op, doch kan het zijn, dat de lamp niet wordt gestart in verband met de hoge dampdruk in de licht-emitterende buis. Indien de hoogspanningspulsen onder deze omstandigheden continu worden opgewekt, neemt de doorslag-spanning van de stabilisator af, treedt een elektromagnetische golf-20 storing op tengevolge van het opwekken van hoogfrequente ruis, of verslechtert de keramische condensator van de startketen door de vibratie. Bij de variant volgens fig. 11 worden de organen voor het aanleggen of verwijderen van de potentiaal aan of van de geleider 15 gedeeld met of gekoppeld met de thermogevoelige schakelaar 3 voor de startketen 6 ten-25 einde te beletten, dat de startketen in werking treedt, voordat de potentiaal aan de geleider 15 wordt aangelegd. Dit is aangegeven bij 18.

Fig. 12 toont een bepaald uitwendig aanzicht van de in fig. 11 afgeheelde ontladingslamp. Elementen, welke overeenkomen met die, weergegeven in fig. 11, zijn van dezelfde verwijzingen voorzien.

30 Fig. 13 toont een variant van de in fig. 3 af geheelde ontladings lamp, waarbij de diode J, die aan de halfgeleiderschakelinrichting k in fig. 3 parallel is verbonden, is weggelaten. Bij de hier beschouwde modificatie worden, aangezien de condensator niet door de dubbele spanning van de voedings spanningsbron wordt geladen, de hoogspanningspulsen, 35 als aangegeven in fig, 3, opgewekt, doch kan de inrichting als een startketen voor een ontladingslamp met een relatief lage start spanning worden gebruikt.

^ ~ ! v a o τ 'v I'' rj 2 · - 11 -

Elans zal een specifieke uitvoeringsvorm, volgens de uitvinding worden toegelicht. Bij de beschouwde uitvoeringsvorm wordt de in fig. 11 weergegeven keten toegepast op een hoge-druk-natriumlamp met een ont-werpvermogen van 360 W. De licht-emitterende huis 1 heeft een binnendia-5 meter van 8 mm en een elektrode^-afstand van 81 mm, waarbij in de buis een geschikte hoeveelheid natrilmamalgaam en xenongas bij 150 torr aanwezig is. De weerstand 16 is een koolweerstand met een weer standswaarde van 30 k-D.. De halfgeleidersehakelinriehting ^ is een symmetrische si-liciumschakelaar (SSS) met een ENPHP-junctie, welke door glas is gepas-10 siveerd, en waarvan de buitenoppervlakken met glas zijn bekleed. De doorslagspanning van deze schakelaar bedraagt U80 volt en de stroom tijdens het bedrijf heeft een effectieve waarde van 1 ampère. De diode 7 bezit een PN-siliciumjunctie, gepassiveerd door glas, waarbij de buitenvlakken van de diode met glas zijn bekleed. De diode heeft 15 een doorslagspanning in de keerrichting van 600 volt en een doorlaat-stroom van 1,1 ampère. De keramische condensator werd op de volgende wijze vervaardigd. Een poedermengsel van bariumtitanaat (BaTiO^), stron-tiumtitanaat (SrTiO^) en barium zirconaat (BaZrO^) werd tot een schijf met een diameter van 30 mm en een dikte van 0,5 mm geperst en gedurende 20 twee uur bij 1U00° C verhit. De diameter na het verhitten bedroeg 25,5 mm. Zilverfilmelektroden met een diameter van 23 mm werden op de schijf aangebracht do or Tver hi tt ing bij 750° C en aan de elektroden werden toevoerdraden met zilver gesoldeerd. Het stelsel werd in zijn geheel bekleed met glaspoeder met een warmte-uitzettingscoëfficiënt van 25 90 x 10"T/° G en werd verhit. De statische capaciteit van de condensator, welke werd gebruikt, bedroeg 0,1 ^uF. De bovengenoemde ketencomponenten werden op de in fig. 11 aangegeven wijze verbonden en ondergebracht in een buitenste omhulsel 8, dat in wezen luchtledig was. De ontladings-lamp werd gebruikt met een stabilisator met grote arbeidsfactor, voorzien 30 van een smoorspoel voor een hoge-druk-kwiklamp van bOO ff, en een condensator voor het verbeteren van de arbeidsfactor. De ontladingslamp werd instantaan gestart bij een voedingsspanning van 180 volt en de thermo-gevoelige schakelaar werd binnen drie minuten na het starten bedreven voor het isoleren van de startketen. 3ij een levensduurbeproeving werd 35 de ontladingslamp in een projector gemonteerd en gedurende 10.000 uren bedreven met een cyclus met inschakeling gedurende elf uur en uitschakeling gedurende êën uur. Er werd geen abnormale toestand waargenomen.

Π:. : ·; υ v ö * - 12 -

De hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens de uitvinding "biedt de volgende voordelen.

In de eerste plaats wordt daar "bij geen gebruik gemaakt van een mechanische schakelaar, zoals een thermogevoelige schakelaar voor het 5 opwekken van de hoogspanningspulsen, doch wordt het laden en ontladen . van een keramische condensator benut. Derhalve is de waarde van de hoog spanningspulsen en het pulsinterval zeer stabiel en derhalve verkrijgt men een stabiele startkarakteristiek.

In de tweede plaats behoeft, aangezien geen te hoge spannings-10 pulsen worden opgewekt, geen keten voor het absorberen van abnormale , pulsen aanwezig te zijn. Derhalve is de montage niet complex en ver krijgt men een economische ontladingslamp.

In de derde plaats is, aangezien bij de weerstand van de start-keten geen gebruik wordt gemaakt van een wolfraamdraad, het opnemen 15 van de keten in de ontladingslamp eenvoudig en heeft de keten bijzonder goede anti-rvibratie-reigenschappen.

In de vierde plaat kan, aangezien de condensator voor de startke-ten een keramische condensator is, een voldoend hoge spanningspuls voor het starten van de ontladingslamp worden opgewekt onder gebruik van de 20 spanning-laadkarakteristiek van de keramische condensator.

In de vijfde plaats is, aangezien de componenten van de start-keten in het buitenste omhulsel zijn ondergebracht, het geheel compact en gemakkelijk te hanteren. Om alle componenten van de startketen in de ontladingslamp onder te brengen moet tenminste de keramische condensator 25 in serie met de halfgeleiderschakelinrichting worden verbonden. Indien de condensator direkt parallel aan de licht-emitterende buis wordt verbonden, worden de hoogspanningspulsen, die nodig zijn voor het starten van de ontladingslamp, niet opgewekt en de diameter van de condensator moet zeer groot zijn om een groot koppelrendement bij de hedri'jfsvaedings-30 frequentie te verkrijgen. Dientengevolge worden de afmetingen zeer groot, waardoor het opnemen daarvan in de ontladingslamp onmogelijk wordt.

In de zesde plaats worden, aangezien de buitenvlakken van de keramische condensator en de halfgeleiderschakelinrichting van de startketen zijn bekleed met een glasmateriaal en de keten is opgesteld in vacuo of 35 in een inerte gasomgeving in het buitenste omhulsel via de thermogevoelige schakelaar, de warmtebestendigheden van de respectieve componenten voldoende verzekert en worden de functies van deze componenten Λ V Λ Λ '

C £ -J v - U

- 13 - in de omgeving met hoge temperatuur niet verslechterd of evenmin verlo- > ren gaan.

De uitvinding voorziet derhalve in een praktische hoge-druk-metaal-dampontladingslamp} waarin de startketen is ondergebracht en welke een 5 grote bijdrage tot de techniek levert.

%

λ r* Λ T

F > . -i / -J

Claims

1. Ho ge -druk-met aaldampont lading s lamp gekenmerkt door een startketen, welke parallel is verbonden aan een licht-emitterende buis met tenminste êén paar hoofdelektroden, welke startketen is voorzien van een serieketen' van tenminste een thermogevoelige schakelaar, die bij 5 kamertemperatuur gesloten is en bij hoge temperatuur wordt geopend, een spanningsgevoelige halfgeleiderschakelinrichting, die door een glasmateriaal is omgeven, en een keramische condensator, die door een glasmateriaal is omgeven en een niet-lineaire spanning-laadkarakteristiek vertoont, waarbij de startketen en de licht-emitterende buis zijn on-10 dergebracht in een buitenste omhulsel, waarin zich een geschikte hoeveelheid inert gas bevindt, of welk omhulsel in. wezen luchtledig is, waarbij de startketen via een inductieve stabilisator met een wissel-spanningsvoedingsbron is verbonden.

2. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 1 met het 15 kenmerk, dat een diode, welke is omgeven door glasmateriaal, parallel aan de halfgeleiderschakelinrichting van de startketen is verbonden.

3. Hoge-drukfmetaaldampontladingslamp volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de keramische condensator van de startketen in wezen bestaat uit bariumtitanaat (BaTiO^), waarbij een geschikte hoeveelheid 20 bariumzirconaat (BaZrO^) daaraan is toegevoegd om het Curie-punt te verschuiven en derhalve een zodanig tweede overgangspunt te verkrijgen, dat een specifieke diëlektriciteitsconstante van 5000 - 20.000 wordt verkregen. Eoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 2 met het 25 kenmerk, dat de keramische condensator van de startketen in wezen bestaat uit bariumtitanaar (BaUiO^), waaraan een geschikte hoeveelheid bariumzirconaat (BaZrO^) is toegevoegd om het Curie-punt te verschuiven en derhalve een tweede overgangspunt te verkrijgen, dat zodanig is, dat een bepaalde diëlektriciteitsconstante van 5000 - 20,000 wordt verkregen. 30 5. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat een weerstand in serie met de serieketen van de thermogevoelige schakelaar, de halfgeleiderschakelinrichting en de keramische condensator is verbonden,

6. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 2 met het 35 kenmerk, dat de weerstand in serie met de serieketen van de thermogevoe- 7 λ .« ~ -* o v ··,- ^ vj ** I * I w I - 15 - lige schakelaar, de parallelketen ran de halfgeleiderschakelinrichting en I de diode, en de keramische condensator is verbonden. I 7· goge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 1 met het I kenmerk, dat een hulpelektrode bij een van het paar hoofdelektroden van I j de licht-emitterende buis aanwezig is, en een serieketen van de halfge- I leiderschakelinrichting en de keramische condensator tussen de genoemde I ene hoofdelektrode en de hulpelektrode direkt of via een startveer- I stand is verbonden. I 3. goge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 2 met het I kenmerk, dat een hulpelektrode bij een van het paar hoofdelektroden van I de licht-emitterende buis aanwezig is, en een serieketen van de halfge- I leiderschakelinrichting van de meramische condensator tussen de genoemde I ene ho'ofdelektrode en de hulpelektrode direkt of via een startweerstand I is verbonden. I

9. Hoge-drukrmetaaldampontladingslamp volgens conclusie k met het I kenmerk, dat een hulpelektrode bij een van het paar hoofdelektroden van I de licht-emitterende buis aanwezig is en een serieketen van de halfge-r- I leidende schakelinrichting en de keramische condensator tussen de genoem- I de ene hoofdelektrode en de hulpelektrode direkt of via een startveer- I stand is verbonden. I

20 I

10. Eoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 1 met het I kenmerk, dat een hulpelektrode bij een van het paar hoofdelektroden van I de licht-emitterende buis aanwezig is en een serieketen van de parallel"· I keten van de half geleidende schakelinrichting en de diode, en de kera- I 2^ mische condensator tussen de genoemde ene hoofdelektrode en de hulpelek- I trode is verbonden. I

11. Boge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 2 met het I kenmerk, dat een hulpelektrode bij een van het paar hoofdelektroden van I de licht-emitterende buis aanwezig is en een serieketen van de parallel- I schakeling van de halfgeleidende schakelinrichting en de diode, en de I keramische condensator, tussen de genoemde ene hoofdelektrode en de I hulpelektrode is verbonden. I

12. Eoge-druk-metaaldampontladingslarap volgens conclusie ^ met het I kenmerk, dat een hulpelektrode bij een van het paar hoofdelektroden van _| de lichtr-emitterende buis aanwezig is, en een serieketen van de parallel·- I schakeling van de halfgeleidende schakelinrichting en de diode, en de I keramische condensator, tussen de genoemde ene hoofdelektrode en de I Λ Λ λ λ η ·» I ' :i ;-i £ o - 16 - hulpelektrode is verbonden.

13. Hoge -druk-metaaldampont ladings lamp volgens conclusie 7 met Het kenmerk, dat de licht-emitterende buis uit kwartsglas is vervaardigd, en kwik, een startgas, een aantal geschikte licht-emitterende metalen 5 en een halogeen of een verbinding daarvan in de licht-emitterende buis aanwezig zijn. 1¼. ïïoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de licht-emitterende buis bestaat uit kwartsglas, en kwik, een startgas, een aantal geschikte licht-emitterende metalen en 10 een halogeen of een verbinding daarvan in de licht-emitterende buis aanwezig zijn.

15. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat de licht-emitterende buis uit kwartsglas is vervaardigd, en kwik,een startgas, een aantal geschikte licht-emitterende metalen 15 en een halogeen of een verbinding daarvan in de licht-emitterende buis aanwezig zijn.

16. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat de licht-emitterende buis uit kwartsglas is vervaardigd, en kwik, een startgas, een aantal geschikte licht-emitterende metalen 20 en een halogeen of een verbinding daarvan, in de licht-emitterende buis aanwezig zijn.

17. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 11 met het kenmerk, dat de licht-emitterende buis uit kwartsglas is vervaardigd, en kwik, een startgas, een aantal geschikte licht-emitterende metalen 25 en een halogeen of een verbinding daarvan, in de licht-emitterende buis aanwezig zijn. l3. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 12 met het kenmerk, dat de licht-emitterende buis uit kwartsglas is vervaardigd, en kwik, een startgas, een aantal geschikte licht-emitterende metalen 30 -en een halogeen of een verbinding daarvan, in de licht-emitterende buis aanwezig zijn.

19. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat een weerstand voor het instellen van een pulsinterval in serie met de diode van de startketen is verbonden teneinde een serie- 35 keten te vormen, en deze serieketen parallel aan de half geleidende schakelinrichting is verbonden.

20. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 2 met het 3302S23 - IT - ' kenmerk, dat een. nabijheidsgeleider voor het ondersteunen ran het starten van de ontladingslamp op een buitenwand van de licht-emitterende buis is gemonteerd en bij het starten ran de ontladingslamp deze geleider op dezelfde potentiaal wordt gehouden als een ran het paar hoofdelektroden, 5 terwijl aan de andere hoofdelektrode een tegenelektrodespanning wordt aangelegd»

21. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp rolgens conclusie 19 met het kenmerk, dat een nabijheidsgeleider roor het ondersteunen ran het starten ran de ontladingslamp op een buitenwand ran de licht-emitterende buis 10 is gemonteerd en bij het staarten ran de ontladingslamp deze geleider op dezelfde potentiaal wordt gehouden als een van het paar hoofdelektroden, terwijl aan de andere hoofdelektrode een tegenelektrodespanning wordt aangelegd.

22. Hoge-druk-metaaldampontladingslanp rolgens conclusie 20 met het 15 kenmerk, dat de tegenelektrodepotentiaal, die aan de andere hoofdelektrode van de licht-emitterende buis bij het starten van de ontladingslamp wordt aangelegd, wordt verwijderd door de nabijheidsgeleider van de buitenwand van de licht-emitterende buis te verwijderen of een keten voor het toevoeren van de potentiaal aan deze geleider te verbreken, na 20 het starten van de ontladingslamp.

23. Koge-druk-metaaldampontlaAingslamp volgens conclusie 21 met het kenmerk, dat de tegenelektrodepotentiaal, die aan de andere hoofdelektrode van de licht-emitterende buis bij het starten van de ontladingslamp wordt aangelegd, wordt verwijderd door de nabijheidsgeleider van de 25 buitenwand van de licht-emitterende buis te verwijderen of de keten voor het aanleggen van de potentiaal aan deze geleider te verbrekenm na het starten van de ontladingslamp. 2h. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 23 met het kenmerk, dat organen roor het aanleggen of verwijderen van de tegenelek- 30 trodepotentiaal aan, of van de andere hoofdelektrode van de licht-emitterende buis worden gedeeld met of gekoppeld zijn met de thermogevoe-lige schakelaar van de startketen teneinde te beletten, dat de start-keten in werking wordt gesteld voordat de tegenelektrodepotentiaal aan de andere hoofdelektrode wordt aangelegd.

25. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp rolgens conclusie 20 met het kenmerk, dat de licht-emitterende buis uit een licht-orerdragend keramisch materiaal is vervaardigd, en een al kali'metaal en/of een ander licht- * ? f) **» f) ·τ -- J 1* \j £. 0 * ψ -18- r* emitterend metaal, een startgas-en een buffergasbron in de licht-emit-terende buis aanwezig zijn.

26. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 21 met het kenmerk, dat de licht-emitterende buis uit licht-over dragend keramisch 5 materiaal is vervaardigd en een alkalimetaal en/of een ander licht-emit-terend medaal, een startgas-en een buffergasbron in de licht-emitterende . buis aanwezig zijn.

27. Hoge-druk-metaaldampontladingslamp volgens conclusie 23 met het kenmerk, dat de licht-emitterende buis uit licht-overdragend keramisch 10 materiaal is vervaardigd en een alkalimetaal en/of een ander licht- emitterend metaal, een startgas- en een buffergasbron in de licht-emitterende buis aanwezig zijn.

28. Hoge-drukmetaaldampontladingslamp volgens conclusie 2k met het kenmerk, dat de licht-emitterende buis uit licht-overdragend keramisch 15 materiaal is vervaardigd en een alkalimetaal en/of een ander licht-emit-terend metaal, een startgas- en een buffergasbron in de licht-emitterende buis aanwezig zijn. ·· Φ ’ - * ' ' * - Λ - J HU 1