HU203002B - High-pressure sodium discharge lamp with discharge tube filled with sodium amalgam and neutral compensating gas - Google Patents

Description

A találmány tárgya egy nagynyomású nátrium kisülő lámpa, amelynek nátriumamalgámmal semleges kiegyenlítő gázzal töltött kisülő edénye van, továbbá tartalmaz egy egyszerűsített kialakítású gyújtó segédeszközt.

A kisülő csöves nagynyomású nátrium kisülő lámpák egy kisülő elektródapárt, valamint nátriumamalgémot tartalmaznak, amely nátriumamalgám a lámpa működése közben részben el van gőzölögtetve, és ionizálva van, annak érdekében, hogy fényt állítson elő. Némely nagynyomású nátrium kisülő lámpának a kisülő edényen belül semleges kiegyenlítő gáztöltése is van, amely a kisülő csövön belül a lámpa működése közben befolyásolja a belső nyomást és a hőmérsékletet.

A semleges kiegyenlítő gáz a kisülő elektródák felfűtése előtt megnehezíti a lámpa benyújtását akkor, ha a kiegyenlítő gáztöltés nyomása egy meghatározott érték fölött 6650 Pa van (például jellemzően 50 torr fölött). Annak érdekében, hogy a lámpa benyújtását megkönnyítsék, szokásos módon egy gyújtóeszközt alkalmaznak, amely elősegíti a kiegyenlítő gázon belüli ionizációt a kisülő ív benyújtása előtt, amely azt a célt szolgálja, hogy lecsökkentse a letörési feszültséget a kisülő csőben.

Ezek a gyújtóeszközök különböző szerkezeti kialakításúak lehet például egy hoszszabb huzal, amely kisülő edény külső felületére van felfektetve, amint az látható például a 4 037 129 számú US szabadalmi leírásban, vagy az 1 493 270 vagy az 1 340 551 és az 1 569 305 számú GB szabadalmi leírásokban. Egy másik lehetséges gyújtóeszköz egy rúd alakú vezetőből áll, amely a kisülő edény hosszának egy része mentén húzódik, amint az látható a 4 277 725; a 4 328 445; a 4 498 030 és a 4 521 716 számú US szabadalmi leírásokban. Egy még további lehetséges szerkezeti kialakítás egy bimetalelemet tartalmaz, amely a kisülő edénnyel érintkezik akkor, amikor a lámpa hideg, és eltávolodik attól, amikor a lámpa felmelegszik. Ilyen megoldás látható a 3 872 340 számú US szabadalmi leírásban.

Valamennyi, a fentiekben összefoglalt gyújtóeszkőz több szerkezeti elemet tartalmaz, amelyeket a lámpa gyártása során, mint annak alkatrészeit össze kell szerelni. Ez a lámpát meglehetősen költségessé teszi. Ezen túlmenően néhány megoldás esetén a gyújtóeszköz nióbiumból van, és nióbium hegesztéseket tartalmaz. A nióbium egy olyan fém, amelyet nehéz hegeszteni, és ezek a hegesztések a környezeti hatásokkal szemben mint például rázással szemben érzékenyek. Abban az esetben, ha a hegesztés megsérül, akkor a gyújtóeszköz hatástalanná válhat és a lámpa nem tud begyújtani.

Felismertük, hogy egyszerű fémszalagból kialakítható olyan gyújtást elősegítő eszköz, amely hőárnyékolást alkotva egyenletes hőmérséklet-eloszlást, és ezzel térfogati ionizációt eredményez.

A találmány elé célul tűztük ki egy olyan hatásos gyűjtőeszköznek a kidolgozását nagynyomású nátrium kisülő lámpákhoz, amelynek szerkezeti kialakítása egyszerű, kevesebb alkatrészt tartalmaz annak érdekében, hogy a megbízhatósága növekedjen, és a költségek csökkenjenek.

A találmány szerinti nagynyomású nátriumgőz kisülő lámpa egy hagyományos kialakítású hosszúkás kisülő edényt tartalmaz, amelynek semleges kiegyenlítő gáz és nátriumamalgám töltése van. A találmány szerinti, a lámpában levő gyújtóeszköz lényegében egy fémszalagból áll, amely a kisülő edény egyik végének közelében a kisülő edény kerületét körülveszi és a kisülő edény végén a hősugárzást megakadályozó höárnyékolást alkot. A lámpa tartalmaz továbbá egy olyan eszközt, amely a fémszalaghoz feszültséget juttat el, amely feszültség a kisülő edény teljes térfogatában ionizációt hoz létre, amely a lámpa begyújtását elősegíti.

A kisülő edény felülete mentes mindenféle segédvezetéktől, mint például feltekercselt huzaltól vagy rudaktól annak hossza mentén.

A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a fémszalag egy hőárnyékolást alkot, amely megakadályozza a hősugárzást a kisülő edénynek azon a végén, amelyre fel van szerelve.

Egy másik előnyös kiviteli alaknál a fémszalaghoz a feszültséget továbbító eszköz egy bimetalkapcsoló, amely a kisülő edény hőmérsékletének függvényében működik oly módon, hogy eltávolítja a feszültséget a fémszalagról, miután a kisülő edény hőmérséklete egy előre meghatározott értéket már elért.

A mellékelt rajzon egy nagynyomású nátriumgőz kisülő lámpa látható, amelynek a találmány szerinti gyűjtőeszköze van.

Az ábrán bemutatott lámpa egy nagynyomású nátrium kisülő lámpa, amelynek hosszúkás 1 kisülő edénye egy külső 2 burában van elhelyezve, a külső 2 burának az egyik végén egy 3 fej van. Az 1 kisülő edénynek 10, 11 átvezetői vannak, amelyek a feszültséget juttatják el az 1 kisülő edény belsejében lévő kisülő elektródákhoz.

Az 1 kisülő edény belsejében nátrium-higany amalgám van egy semleges kiegyenlítő gázzal, például xenonnal együtt. Annak érdekében, hogy az 1 kisülő edényen belül lévő töltőanyagban a kisülést elindító letörési feszültséget a kereskedelmi forgalomban kapható gyújtók feszültséghatárain belül tartsuk, olyan eszközt kell alkalmazni, amely az 1 kisülő edény térfogatában a kezdeti ionizációt létrehozza.

A 10 és 11 átvezetőkön bevezetett gyújtó- és működtető feszültség egy, a 20 és 21 tartórudakon, valamint a 22 tartón keresztül

HU 203002 Β létrejövő vezetőszakaszon van bevezetve. Ez a szerkezeti kialakítás idáig hagyományos.

A 1 kisülő edény végeinél jellemző módon nióbiuraból lévő két fémszalag van, amely 31, 30 hőárnyékolások a hőveszteséget akadályozzák meg. Az 1 kisülő edény végei, az 1 kisülő edénynek a legkisebb hőmérsékletű részei. A 30, 31 hőárnyékolások az 1 kisülő edény végeinek hőmérsékletét megemelik, a lámpának a hóárnyékolással nem rendelkező részének hőmérsékletéhez képest, aminek következtében a hőmérséklet-eloszlás sokkal egyenletesebb lesz, és a telített nagynyomású nátrium kisülő lámpákban a belső üzemi nyomás megemelkedik.

A találmány szerint legalább az egyik 30 hőárnyékolás gyújtóeszközként van felhasználva. A 20 tartórudat és a 30 hóárnyékolást egy vezető anyagú 40 fémszalag hidalja át oly módon, hogy a 10 és 11 átvezetókre kapcsolt feszültségkülönbség a 30 hőárnyékolás és a 11 átvezető, valamint az ezzel összekötött belső kisülő elektróda között is fellép. Ez a potenciálkülönbség a belső kiegyenlítő gázban ionizációt hoz létre még az előtt, hogy az 1 kisülő edény teljes hossza mentén a kisülés létrejönne, és elősegíti a kisülés létrejöttét.

A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a vezető. 40 fémszalag egy bimetalszalag, amely a 20 tartórúdhoz van hegesztve, és neki van feszítve a 30 höárnyékolásnak a lámpa hideg állapotában. Amikor a lámpa eléri az üzemi hőmérsékletet, akkor a bimetal 40 fémszalag felmelegszik és elhajlik a 30 hőárnyékolástól, ily módon megszakad a villamos kapcsolata a 20 tartórúddal.

Példa

A találmány szerinti gyújtóeszköz hatásosságát két hagyományos 250 W-os nagynyomású nátrium kisülő lámpa begyújtásának összehasonlításával határoztuk meg, amelyek közül az egyik lámpa egy hagyományos lineáris gyújtóeszközt tartalmazott, amely a kisülő edény hossza mentén húzódott, és a másik lámpánál a gyújtóeszköz a találmány szerinti volt. A találmány szerinti gyújtóeszköz nem tartalmazott semmilyen segédvezetéket, a kisülő edény vége köré helyezett vezető fémszalagon kívül. Mindkét kisülő edény telítetlen típusú volt, és xenont tartalmazott, amelynek a töltési nyomása 13 300 Pa (100 torr) volt.

Ezeket a lámpákat egy hagyományos 250 W-os ballaszton keresztül 240 V-os feszültségre kapcsoltuk. A találmány szerinti gyújtóeszközzel rendelkező lámpa begyújtott, amikor a csatlakozási feszültség 240-219 V tartományban volt, de nem gyújtott be, amikor ez a csatlakozási feszültség 200 V volt. A hagyományos lineáris gyújtóeszközzel rendelkezö lámpa a teljes 240-200 V csatlakozási feszültségtartományban benyújtott.

A találmány szerinti gyújtóeszköz majdnem olyan hatásos, mint a hagyományos egyenes vonalú gyújtóeszköz, és benyújtja a lámpát, még ha a ballaszt elé kapcsolt feszültség több mint 10%-kal a névleges érték alá csökken.

A 17 290 Pa (130 torr) töltési nyomású xenonnal rendelkező telítetlen nagynyomású nátriumlámpákat szintén elkészítettük a találmány szerinti gyújtóeszközzel és azt találtuk, hogy azok jól begyújtottak.

Annak ellenére, hogy kisülő edény hossza mentén nincsenek segédvezetékek, a találmány szerinti megoldás hatékonyságának valószínű magyarázata a következő: A gyújtóeszköz vezető fémszalagja és a kisülő edény ennek közelében lévő belső elektródája közötti feszültségkülönbség létrehoz a kisülő edény teljes térfogatában egy meghatározott mértékű ionizációt, amely ionizáció szükséges ahhoz, hogy elősegítse a lámpa benyújtásét. Az egyenes vonalú gyújtóeszköz, amely a kisülő edény hossza mentén húzódó vezetékből áll, létrehozott ionizációt, de annak keskeny huzalszerű geometriája következtében az ionizáció lényegében csak annak környezetében jött létre. Az igy létrejövő ionok és elektronok a kisülő edény falának közelében vannak, és számuk a kisülő edény falával történő rekombináció révén csökken. Következésképpen a térfogati ionizáció nem jött létre hatásosan annak ellenére, hogy az egyenes vonalú gyújtóeszköz lényegében a kisülő edény teljes hosszában jelen volt.

Ezt támasztja alá az a jelenség is, amelyet akkor figyeltünk meg, amikor a megfelelő gyújtóeszközt egy nagyfeszültségű Tesla tekercsre kapcsoltuk. Amikor a találmány szerinti 30 hőárnyékolás fémszalagját egy Tesla tekercsre kapcsoltuk, akkor a kisülő edény teljes térfogatában látható parázsfény-kisülés volt megfigyelhető, ami azt jelezte, hogy a semleges kiegyenlítő gázban a lámpa begyújtása előtt hatásos térfogati ionizáció jött létre. Másrészről, amikor a hagyományos gyújtó eszköz egyenes vonalú vezetőjét kapcsoltuk a Tesla tekercsre, akkor a kisülő edényen belül látható parázsfény-kisülés az egyenes vonalú vezeték mentén jött létre, de csak abban a részben, amely a vezetékhez közel volt, és nem a kisülő edény teljes térfogatában. Ily módon a kiegyenlítő gáz ionizációja csak helyileg jött létre, valószínűleg a kisülő edény falánál létrejövő rekombináció következtében.

Belátható, hogy a találmány szerinti gyújtóeszköz szerkezeti kialakítása egyszerű és alapvetően kevesebb alkatrészt tartalmaz, és ezzel együtt kevesebb gyártási lépésre van szükség, mint a korábban ismert gyújtóeszközöknél volt. Az előnyös kiviteli alaknál a vezető 40 fémszalag egyben 30 hőárnyéko-35

HU 203002 Β lást alkot, jóllehet a találmány szerinti 40 fémszalag nem az 1 kisülő edény legvégén helyezkedik el, ahol az a 30 hőárnyékolást biztosítja, hanem az 1 kisülő edény végének közelében helyezkedik el, és ily módon az 1 kisülő edény teljes térfogatának ionizációja tovább javítható. Ezen túlmenően a 30 höárnyékolás vezető fémszalagjához a feszültséget továbbító eszköz nem szükségszerűen bimetalkapcsoló, amint azt az egyik előnyös kiviteli alak kapcsán ismertettük, hanem lehet egy állandó összeköttetést biztosító vezeték is, egy előfeszítő diódás áramkör, vagy valamilyen más áramkör is lehet. A fentiekben ismertetett találmány szerinti előnyös kiviteli alakok csupán kiviteli példák, amelyekre azonban a találmány és az azt körülhatároló szabadalmi igénypontok nem korlátozódnak.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Nagynyomású nátrium kisülő lámpa, amelynek hosszúkás kisülő edénye van, a ki5 sülő edényen belül semleges kiegyenlítő gáztöltet és nátriumamaigám van, azzal jellemezve, hogy a kisülő edény (1) egyik végét egy szalag veszi körül, amely a kisülő edény (1) végén a hősugárzást megakadályozó hőárnyé10 kolást (30) alkot, és a kisülő edény (1) teljes térfogatában a lámpa begyújtását elősegítő ionizációt létrehozó feszültséget a fémes hőárnyékoláshoz (30) továbbító eszköze van.
2. 2. Nagynyomású nátrium kisülő lámpa,

   15 amelynek hosszúkás kisülő edénye van, a kisülő edényen belül semleges kiegyenlítő gáztöltet és nátriumamalgám van, azzal jellemezve, hogy egy begyújtást elősegítő eszköze van, amely egy a kisülő edény (1) egyik végének közelében, azt körülvevő fémszalagból (40) van, a kisülő edény (1) felületére segédvezetékektől mentes, és a fémszalaghoz (40, a kisülő edény (1) teljes térfogatában a lámpa begyújtását e elősegítő ionizációt létrehozó feszültséget továbbító eszköze van.
3. 3. A 2.. igénypont szerinti nagynyomású nátrium kisülő lámpa, azzal jellemezve, hogy a fémszalag (40, a kisülő edény (1, végén a hősugárzást megakadályozó höárnyékolást (30, alkot.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti nagynyomású nátrium kisülő lámpa, azzal jellemezve, hogy a feszültséget továbbító eszközt egy a kisülő edény (1) egy meghatározott hőmérséklete fölött, a hőárnyékolásról (30) feszültséget lekapcsoló bimetalkapcsoló alkotja.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti nagynyomású nátrium kisülő lámpa, azzal jellemezve, hogy a kisülő edényen (1, belüli kiegyenlítő gáztőltet xenont tartalmaz, amely töltési nyomása 13,3-133 kPA közötti.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti nagynyomású nátrium kisülő lámpa, azzal jellemezve, hogy a kisülő edényen (1) belüli kiegyenlítő gáztöltet xenont tartalmaz, amelynek töltési nyomása 13,3-17,29 kPA közötti.